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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Despite the growing use of organotellurium compounds in the chemistry and biochemistry field, little is known about the pharmacology of these compounds. The diethyl-2-phenyl-2-tellurophenyl vinylphosphonate (DPTVP) is a vinylic telluride wich shows low toxicity in mice and a high antioxidant activity in vitro. These previous data encoraged us to evaluate the antioxidant potential and the pharmacological benefits that the compound could provide. It was observed that the compound can protect at low concentrations (from 1μM) against the increased lipid peroxidation in brain induced by the neurotoxic agents sodium nitropruside (SNP) and quinolinic acid (QA) in vitro. Furthermore, DPTVP also protected against the mitochondrial dysfunction induced by SNP in cortex, hippocampus and striatum of rats. Besides, the compound did not show neurotoxic effect, once it did not altered mitochondrial viability and neither the glutamatergic system in vitro at the antioxidant concentrations (until 50μM). Considering the possible neuroprotective effect of DPTVP in vitro, the model of Mn neurotoxicity in rats was used in order to evaluate it in vivo and ex vivo. The exposure to Mn for 4 months (137mg/Kg) caused an impairment of the exploratory and motor activity of the rats, as well as alterations in the biochemical parameter analyzed, such as increase in the lipid peroxidation and reduction in the mitochondrial viability and in the [3H] glutamate uptake in striatum, allied to increase in the Mn levels in this brain structure. The treatment for two weeks with DPTVP partially recoved from the neurobehavioral alterations, probably due to the protective effect against the oxidative damage caused by Mn in the striatum observed post mortem. Nevertheless, the animals treated with DPTVP did not showed increased levels of Mn in their striatum, indicating that the compound can act not only as an antioxidant against manganism, but can also impairs the influx or facilitates Mn efflux in thia area. The hepatoprotective activity of DPTVP was also verified against the acetaminophen (APAP) in mice. Both APAP does (200 and 300mg/Kg) caused hepatic alterations sucs as non-proteic SH depletion, Increase in TBARS levels, inhibition of δ- ALA D, ALT leakage and morphologic damage to the hepatocytes, nevertheless at different intensities. Hence, The treatment with DPTVP (30, 50 and 100μmol/Kg) showed effectiveness when the APAP dose preadministeres was 200mg/Kg. Against the dose of 300mg/Kg, the compound has just recovered from the histomorphologic alterations to hepatocytes. The present estudy has also evidenced that the antioxidant activity depicted by the vinilc telluride is due to its scavenger activity, once the compound was able to neutralize reative oxygen (ROS) and reactive nitrogen species (RNS), such as H2O2, OH , ON and ONOO-, probably due to the formation of telluroxide, which is due to the molecular structure of the compound. Taken together, these results suggest that DPTVP has neuro and hepatoprotective actions at low doses probably due to its strong antioxidant activity and that the formation of telluroxide is very important to these effects. Apesar do crescente uso dos compostos orgânicos de telúrio na química e na bioquímica, pouco se sabe sobre a farmacologia de tais compostos. O Dietil-2- fenil-2-telurofenil vinilfosfonato (DPTVP) é um telureto vinílico que apresenta baixa toxicidade em camundongos e uma elevada atividade antioxidante in vitro. Estes dados prévios da literatura nos encorajaram a avaliar mais a fundo esse potencial antioxidante e os benefícios farmacológicos que o composto poderia proporcionar. Foi verificado que o composto protege contra o aumento na peroxidação lipídica em cérebro induzida por agentes neurotóxicos como o ácido quinolínico (QA) e o nitroprussiato de sódio (SNP) in vitro em baixas concentrações (a partir de 1μM). O DPTVP também protegeu contra a disfunção mitocondrial induzida por SNP em córtex, hipocampo e estriado de ratos. Além disso, o composto demonstrou baixa neurotoxicidade, uma vez que não alterou a viabilidade mitocondrial nem o sistema glutamatérgico in vitro nas concentrações antioxidantes (até 50μM). Diante da possível atividade neurotoprotetora observada in vitro pelo DPTVP, o modelo de neurotoxicidade induzido por Mn foi utilizado a fim de avaliá-lo in vivo e ex vivo. A exposição ao Mn por 4 meses (137mg/Kg) causou um prejuízo à atividade exploratória e motora dos ratos, bem como alterações em parâmetros bioquímicos analizados como aumento na lipoperoxidação, redução da viabilidade mitocondrial e redução na captação de [3H]glutamato no estriado, aliado ao aumento nos níveis do metal nessa estrutura. O tratamento por duas semanas com o DPTVP recuperou parcialmente as alterações neurocomportamentais devido à reversão dos danos oxidativos causados pelo Mn no estriado observados post mortem. Além disso, os animais tratados com o DPTVP não demonstraram níveis elevados de Mn no estriado, indicando que o composto pode alterar as condições de transporte do Mn nesse area. Também foi verificada a atividade hepatoprotetora do DPTVP contra o acetaminofeno (APAP) em camundongos. Ambas as doses (200 e 300mg/Kg de APAP) causaram alterações hepáticas como depleção de SH não-protéico, aumento nos níveis de TBARS, inibição da δ-ALA-D, extravazamento de ALT para o sangue e danos morfológicos aos hepatócitos, entretanto em diferentes intensidades. Dessa maneira, o tratamento com DPTVP (30, 50 e 100μmol/Kg) foi bastante efetivo quando a dose de APAP foi a de 200mg/Kg. Já na dose de 300mg/Kg de APAP, o composto apenas recuperou de fato as alterações histomorfológicas dos hepatócitos. O presente trabalho também evidenciou que a atividade antioxidante do telureto vinílico provavelmente deve-se à sua atividade neutralizadora ou scavenger , uma vez que o composto mostrou-se efetivo em capturar tanto espécies reativas de oxigênio (ERO) quanto de nitrogênio (ERN), como o H2O2, o OH , ON e o ONOO-, provavelmente devido à formação de teluróxido favorecida pela estrurura do composto. Esses resultados sugerem que o DPTVP possui ações hepato e neuroprotetoras em baixas doses devido ao seu potencial antioxidante, e que a formação de teluróxido seja essencial para esses efeitos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Despite the growing use of organotellurium compounds in chemical and biochemical fields, there is no great concern about their toxicity until now. Diethyl-2-phenyl-2-tellurophenyl vinylphospnonate is a β-organochalcogenyl vinylphosphonate that is a usefull tool for organic synthesis, but no toxicological and pharmacological studies about it are described in the literature. In this study, we investigated, in vitro, the possible antioxidant activity and toxic properties of this compound, and evaluated its putative toxicological effects through biochemical parameters, ex vivo, after subchronic administration by the subcutaneous and intraperitoneal vias. As other organotellurium compounds, the diethyl-2-phenyl-2-tellurophenyl vinylphosphonate also was able to oxidize SH groups from DTT, as well as to inhibit hepatic, renal and cerebral δ- ALA-D in vitro, however, at relatively high concentrations. The antioxidant activity was also observed in brain, liver and kidney, at very low concentrations, and its ability to reduce the lipid peroxidation- induced by Fe+2 was comparable to the antioxidant organotellurium compound diphenyl ditelluride. In vivo, diethyl-2-phenyl-2-tellurophenyl vinylphosphonate was very low toxic to mice that received twelve daily injections through subcutaneous and intraperitoneal via, different from the animals that received diphenyl ditelluride s.c, which died after the fourth day of treatment. Ex vivo, the δ- ALA-D activity in liver, kidney and brain were not affected by these treatments with diethyl-2-phenyl-2-tellurophenyl vinylphosphonate, In addition, the i.p. treatment did not affect the survival of the treated mice. The body weight of treated mice did not change; however, the liver weight was increased in the animals that received the major doses, probably due to the increase in the metabolization; in fact, no tissue damage was detected, since plasmatic activities of AST and ALT were not altered. The biochemical parameters of oxidative stress that were evaluated, TBARS formation, Vitamin E levels, GSH/GSSG ratio, SOD and catalase activities, were not changed in liver and kidney, nevertheless, in brain, SOD activity significantly increase, whereas catalase activity tended to increase, at the intermediary doses, indicating that this tissue would be suffering some alteration due to the administration of the organotellurium compound. Taken together, these data suggest that this organotellurium compound is promising for further pharmacological studies, once that it does not has pronounced toxic effects, but has antioxidant properties. Apesar do crescente uso dos compostos orgânicos de telúrio na química e na bioquímica, não há um grande conhecimento sobre sua toxicidade até agora. O Dietil-2-fenil-2-telurofenil vinilfosfonato é um β-organocalcogenil vinilfosfonato, uma útil ferramenta na síntese orgânica, mas nenhum estudo toxicológico e farmacológico estão ainda descritos na literatura. Neste estudo, nós investigamos, in vitro, a possível atividade antioxidante e as propriedades tóxicas deste composto, e avaliamos os prováveis efeitos tóxicos através de parâmetros bioquímicos, ex vivo, após administração pelas vias subcutânea ou intraperitoneal. Como outros compostos orgânicos de telúrio, o dietil-2-fenil-2-telurofenil vinilfosfonato também foi capaz de oxidar grupamentos SH do DTT, bem como de inibir a atividade da δ- ALA-D de fígado, cérebro e rim, in vitro, entretanto, em relativamente baixas concentrações. A atividade antioxidante foi também observada em cérebro, fígado e rim, em concentrações muito baixas, e sua habilidade de reduzir a peroxidação lipídica induzida por Fe+2 foi comparável ao do composto orgânico de telúrio com atividade antioxidante bem conhecida, o ditelureto de difenila. In vivo, o dietil-2-fenil-2-telurofenil vinilfosfonato foi muito pouco tóxico a camundongos que receberam doze injeções diárias pelas vias subcutânea e intraperitoneal, diferente dos animais que receberam ditelureto de difenila s.c., que morreram após o quarto dia de tratamento. Ex vivo, a atividade da δ- ALA-D no fígado, rim e cérebro não foi afetada pelos tratamentos com dietil-2-fenil-2-telurofenil vinilfosfonato. O peso corporal dos camundongos tratados não mudou, contudo, o peso do fígado aumentou nos animais que receberam as doses maiores pela via i.p., provavelmente devido à metabolização. De fato, nenhum dano ao tecido hepático foi detectado, visto que as atividades plasmáticas da AST e da ALT não foram alteradas. Os parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo que foram avaliados, não foram alterados em rim e fígado, porém, em cérebro a atividade da SOD aumento significativamente, enquanto a atividade da catalase aumentou nas doses intermediárias, indicando que este tecido estaria sofrendo alguma alteração devido à administração deste composto de telúrio orgânico. Juntos, estes dados sugerem que este composto é promissor para maiores estudos farmacológicos, uma vez que não possui efeitos tóxicos pronunciados e possui uma atividade antioxidante considerável.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Manganese (Mn) is considered a important environmental pollutant, as well as a putative risk factor for neurodegenerative disorders. As the 12° most abundant element and comprising aproximattly 0,1% of the earth surface, Mn is omnipresent in the environment. As an essential element, it is crucial for the function of a variety of enzimes. As such, Mn is involved in aminoacids, lipids, proteins and carbohydrates metabolism. Considering Mn dual role, it is extremely important to carry out toxicological studies that investigate the limits between the functional and toxicological window of exposure to the element in biological systems. Little is known about the effects that this contaminant can cause when in environmentally relevant concentrations and occurrences. Therefore, using zebrafish, this study aimed to verify behavioral changes and locomotor deficits associated with psychiatric disorders, namely anxiety phenotypes, generated by exposure to Mn. Zebrafish were exposed to MnCl2 in 0.5, 2.0, 7.5 e 15.0 mg/L by 96 h. In order to find biomarkers after Mn expousure, we measured the activity of AChE enzime and the cortisol levels. Furthermore, the brain tissue Mn content was quantified. Through behavioral tests, we discovered that Mn expousure, along with locomotor deficits, induced anxiety-like fenotypes in zebrafish. High concentrations caused cell viability loss, higher Mn accumulation, higher AChE activity in the brain tissue, and higher levels of cortisol content in whole-body samples. Our findings show that zebrafish are quite sensitive to Mn levels found in the environment. In summary, we demostrate that Mn expousure can lead not only to behavioral alterations, but also to psychiatric alterations, namely anxiety. O manganês é considerado um importante poluente ambiental, bem como um suposto fator de risco para distúrbios neurodegenerativos. Sendo o 12º elemento mais abundante e compondo aproximadamente 0,1% da crosta terrestre, o Mn é onipresente no meio ambiente. Como elemento essencial, é crucial para a função de uma variedade de enzimas. Como tal, o Mn está envolvido no metabolismo de aminoácidos, lipídios, proteínas e carboidratos. Considerando o duplo papel do Mn, é de extrema importância a realização de estudos toxicológicos que investiguem os limites entre a janela funcional e toxicológica de exposição ao elemento nos sistemas biológicos. Pouco se sabe sobre os efeitos que esse contaminante pode causar quando em concentrações e ocorrências ambientalmente relevantes. Assim, utilizando o peixe-zebra, este estudo teve como objetivo verificar as alterações comportamentais e os défices locomotores, associados a perturbações psiquiátricas, nomeadamente fenótipos de ansiedade, gerados pela exposição ao Mn. Os peixes foram expostos a MnCl2 a 0.5, 2.0, 7.5 e 15.0 mg/L por 96 h. A fim de encontrar biomarcadores após a exposição ao Mn, medimos a atividade da enzima AChE e os níveis de cortisol dos peixes. Além disso, o conteúdo de Mn no tecido cerebral foi quantificado. Por testes comportamentais, descobrimos que a exposição ao Mn, juntamente com déficits locomotores, induziu fenótipos semelhantes à ansiedade em peixes-zebra. As maiores concentrações causaram perda de viabilidade celular, maior acúmulo de Mn e aumento da atividade da AChE no cérebro, e um aumento no conteúdo de cortisol no corpo inteiro. Nossas descobertas demonstraram que o peixe-zebra é bastante sensível aos níveis de Mn encontrados no ambiente. Em resumo, mostramos que a exposição ao Mn além da alteração dos padrões comportamentais também pode causar alterações psiquiátricas, nomeadamente a ansiedade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS Amphetamine (AMPH) addiction is a chronic and relapsing disease caused by the compulsive drug seeking and continued use despite harmful consequences. Currently, there is no effective and approved pharmacological treatment for the treatment of this important neuropsychiatric condition. Thus, the search for new therapeutic targets that can favor the treatment of drug addiction and reduce recurrent relapses represents the biggest challenge for the cure of the condition. Cannabidiol (CBD) has shown many benefits in the treatment of diseases that affect the central nervous system and recently, it has been considered a potential strategy for the treatment of addiction.Thus, the present study aimed to evaluate the effects of CBD on neurochemical and behavioral parameters of relapse in rats AMPH-exposed, whose execution involved two experimental protocols. In experimental protocol 1 (EP1), the effects of CBD treatment on behavioral parameters of relapse after conditioning and reconditioning with AMPH after drug preference extinction were evaluated. In that protocol, animals were initially exposed to ANF (4 mg/kg, i.p) in the conditioned place preference (CPP) protocol for 8 days. After the CPP test, the animals received CBD treatment (5 or 10 mg/kg, i.p) during the 5 days of drug abstinence. Subsequently, the animals were exposed again to AMPH (reconditioning) for 3 days and the relapse test was performed. In experimental protocol 2 (EP2), the aim was to investigate the effects of CBD treatment on behavioral parameters of relapse to AMPH induced by a stressor stimulus. For this, the animals were exposed to AMPH(4 mg/kg, i.p) through the CPP protocol for 8 days and sequentially treated with CBD (10 mg/kg, i.p) during the 5 days of drug abstinence. Relapse drug-seeking behavior was induced by a forced swimming protocol prior to relapse testing. In both protocols, the animals were also submitted to behavioral assessments in the open field test and elevated plus maze to analyze locomotor activity and anxiety behaviors, respectively. Furthermore, in PE1, the prefrontal cortex (PFC) and ventral striatum (EV) were collected for the analysis of dopaminergic targets through western blot, while in PE2, the regions chosen were the ventral tegmental area (VTA) and the EV for the analysis of dopaminergic and endocannabinoid targets. Our results showed that, in both experimental protocols, CBD prevented AMPH relapse and decreased anxiety behavior per se, also observed in animals exposed to AMPH. In EP1, CBD restored the levels of dopaminergic targets (D1R, D2R, DAT and TH), altered by AMPH exposure in both brain regions.This same effect of CBD on D1R, D2R and DAT in VE was observed in EP2. Molecular analysis of EP2 also revealed that in VTA, CBD restored CB1R levels lowered by AMPH exposure, increased levels of the enzyme responsible for endocannabinoid synthesis, NAPE-PLD, and decreased levels of the enzyme that degrades them, the FAAH. These molecular findings allow us to hypothesize that the potential anti-relapse effect of CBD reflects its ability to increase endocannabinoid tone and thus restore the dopaminergic system compromised by AMPH exposure. Although further studies are needed, CBD appears to be a promising pharmacological alternative for the treatment of addiction to psychostimulant drugs such as AMPH. A adição à anfetamina (ANF) é uma doença crônica e recidivante caracterizada pela busca e uso compulsivo da droga, apesar de suas consequências prejudiciais. Atualmente, não há tratamento farmacológico eficaz e aprovado para o tratamento dessa importante condição neuropsiquiátrica. Deste modo, a busca por novos alvos terapêuticos que possam favorecer o tratamento da drogadição e reduzir as recorrentes recaídas representa o maior desafio para a cura da condição. O canabidiol (CBD) tem mostrado muitos benefícios no tratamento de doenças que afetam o sistema nervoso central e recentemente, tem sido considerado uma potencial estratégia para o tratamento da adição. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar os efeitos do CBD sobre parâmetros neuroquímicos e comportamentais de recaída em ratos expostos à ANF, cuja execução envolveu dois protocolos experimentais. No protocolo experimental 1 (PE1), os efeitos do tratamento com CBD sobre parâmetros comportamentais de recaída após condicionamento e recondicionamento com ANF depois da extinção da preferência pela droga foram avaliados. Nesse protocolo, os animais foram inicialmente expostos à ANF (4 mg/kg, i.p) no protocolo de preferência condicionada de lugar (PCL) por 8 dias. Após o teste de PCL, os animais receberam tratamento com CBD (5 ou 10 mg/kg, i.p) durante os 5 dias de abstinência à droga. Na sequência, os animais foram expostos novamente à ANF (recondicionamento) por 3 dias e o teste de recaída foi executado. No protocolo experimental 2 (PE2), o objetivo foi investigar os efeitos do tratamento com CBD sobre parâmetros comportamentais de recaída à ANF induzida por um estímulo estressor. Para isto, os animais foram expostos à ANF (4 mg/kg, i.p) através do protocolo de PCL por 8 dias e sequencialmente tratados com CBD (10 mg/kg, i.p) durante os 5 dias de abstinência da droga. O comportamento de recaída à busca pela droga foi induzido por um protocolo de nado forçado antes do teste de recaída. Em ambos protocolos, os animais também foram submetidos a avaliações comportamentais no teste de campo aberto e labirinto em cruz elevado para análise da atividade locomotora e comportamentos de ansiedade, respectivamente. Além disso, no PE1, o córtex pré-frontal (CPF) e o estriado ventral (EV) foram coletados para a análise de alvos dopaminérgicos através de western blot, enquanto que no PE2, as regiões escolhidas foram a área tegmental ventral (ATV) e o EV para a análise de alvos dopaminérgicos e endocanabinoides. Nossos resultados mostraram que, em ambos os protocolos experimentais, o CBD preveniu a recaída à ANF e diminuiu o comportamento de ansiedade per se, também observado nos animais expostos à ANF. No PE1, o CBD restaurou os níveis dos alvos dopaminérgicos (D1R, D2R, DAT e TH), alterados pela exposição à ANF em ambas as regiões cerebrais. Esse mesmo efeito do CDB sobre D1R, D2R e DAT no EV foi observado no PE2. As análises moleculares do PE2 também revelaram que na ATV, o CBD restaurou os níveis de CB1R diminuídos pela exposição à ANF, aumentou os níveis da enzima responsável pela síntese dos endocanabinoides, a NAPE-PLD, e diminuiu os níveis da enzima que faz a degradação destes, a FAAH. Esses achados moleculares nos permitem hipotetizar que o potencial efeito anti-recaída do CBD reflete a capacidade deste em aumentar o tônus endocanabinoide e, então, restaurar o sistema dopaminérgico comprometido pela exposição à ANF. Embora estudos adicionais sejam necessários, o CBD mostra-se como uma alternativa farmacológica promissora para o tratamento da adição por drogas psicoestimulantes como a ANF.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Psychotic disorders, as schizophrenia and substance-induced psychoses (amphetamine, for example), are characterized by the appearance of delusions, hallucinations and other, and their symptoms are associated with hyperactivation of the mesolimbic dopaminergic pathway. Antipsychotics antagonize D2-type dopamine (DA) receptors in this pathway and due to it, they have been used for the treatment of psychotic symptoms. Herbal medicines have also been used as alternatives to the treatment of symptoms of central nervous system (CNS) disorders. Piper methysticum (P. methysticum), named Kava Kava, fits in this context because it has action on GABAergic and dopaminergic receptors, on the enzyme monoamine oxidase (MAO) and others. Research in animal models, such as in Caenorhabditis elegans (C. elegans) and rodents, has been carried out to better understand the symptoms, pharmacological treatment and its mechanisms, as well as the use of possible adjuvants to the pharmacological therapy of psychotic disorders. Thus, the first main of this study was to investigate the effects of the antipsychotic haloperidol on the dopaminergic system in C. elegans. The animals were exposed to haloperidol (80 or 160 μM) for 1-6 days and behavioral, molecular and morphological assays were performed. Haloperidol increased survival, decreased locomotor behavior and DA levels in these animals, but it did not alter neither dop-1, dop-2 and dop-3 genes expression, nor the morphology of cephalic dopaminergic neurons. Moreover, locomotion speed recovered to basal conditions upon haloperidol withdrawal. Haloperidol’s effects on C. elegans seem to be related to modulation of the D2-type DA receptor. Regarding the herbal medicine Kava Kava, the crude extract was used to investigate its effects in an animal model of psychosis-like symptoms induced by amphetamine on behavioral changes and on MAO activity. Mice received Kava extract (40 mg/Kg) or vehicle (corn oil) by gavage; 2 h later, amphetamine (1.25 mg/kg) or vehicle (0.9% NaCl) by an intraperitoneal injection. 25 min later, behavioral tests showed that Kava extract exhibited anxiolytic effect in the elevated plus-maze test, increased the locomotor activity in the open-field test and decreased MAO-A activity in the cortex and MAO-B activity in the hippocampus of the animals. Kava extract prevented the effects of amphetamine on stereotyped behavior and, the co-treatment increased the number of entries into arms in Y maze test as well as MAO-B activity in striatum of mice. However, the hyperlocomotion induced by amphetamine was not altered by previous treatment with the extract. The social interaction was not modified for the treatment. The results showed that Kava extract avoided the increase of stereotyped behavior induced by amphetamine in mice, which could be investigated as a possible adjuvant in the pharmacological therapy to minimize psychotic symptoms in patients. Lastly, the third main of this study investigated the effect of Kava extract (10-400 mg/kg, by gavage) on MAO activity in different mouse brain structures and on behavioral changes after 21 days of treatment as well as, in in vitro assays (10-100 μg/ml of the extract) in mouse brain homogenate. Kava extract increased the percentage of entries into the open arms in the plus-maze test and decreased MAO-B activity in the cortex (10 mg/kg) and in the region containing the substantia nigra (10 and 100 mg/kg) in assays ex vivo. In vitro, Kava extract reversibly inhibited MAO-B activity with IC50 of 14.62 μg/mL, increased Km values (10, 30 μg/ml) and decreased Vmax (100 μg/ml). Thus, the extract showed different effects on MAO-B isoform depending on the brain structure evaluated, which could be promissory in pathologies where MAO-B is the pharmacological target. The totality of results presented in this thesis revealed useful results conditioned to psychosis, information which becomes relevant for future studies related to this disorder. Transtornos psicóticos, como a esquizofrenia e as psicoses induzidas por substâncias de uso abusivo (por exemplo, anfetamina), são caracterizados pelo aparecimento de delírios, alucinações, entre outros e, seus sintomas estão associados à hiperativação da via dopaminérgica mesolímbica. Os antipsicóticos antagonizam os receptores de dopamina (DA) do tipo D2 nesta via e por isso são utilizados para o tratamento dos sintomas psicóticos. Os fitoterápicos também vêm sendo utilizados como alternativas ao tratamento de sintomas decorrentes de patologias do sistema nervoso central (SNC). Piper methysticum (P. methysticum), popularmente chamado de Kava Kava, se enquadra neste contexto pois possui ação em receptores gabaérgicos, dopaminérgicos, sobre a enzima monoaminoxidase (MAO), entre outros. Pesquisas em modelos animais, como em Caenorhabditis elegans (C. elegans) e roedores, vêm sendo realizadas para melhor compreender os sintomas, tratamento farmacológico e seus mecanismos, bem como a utilização de possíveis adjuvantes à terapia farmacológica dos transtornos psicóticos. Desta forma, o primeiro objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do antipsicótico haloperidol no sistema dopaminérgico em C. elegans. Os animais foram expostos ao haloperidol (80 ou 160 μM) durante 1-6 dias e, avaliações comportamentais, moleculares e morfológicas foram realizadas. O haloperidol aumentou a sobrevivência, diminui o comportamento locomotor e os níveis de DA nesses animais, mas não alterou a expressão dos genes dop-1, dop-2 e dop-3 nem a morfologia dos neurônios dopaminérgicos cefálicos. Após a retirada do fármaco, o comportamento locomotor retornou a níveis de atividade basal. Os efeitos do haloperidol em C. elegans parecem estar associados a modulação de receptores do tipo D2 de DA. Em relação ao fitoterápico Kava Kava, o extrato bruto foi utilizado para investigar os seus efeitos em um modelo animal de psicose induzido por anfetamina sobre alterações comportamentais e na atividade da enzima MAO. Camundongos receberam por gavagem o extrato de Kava (40 mg/Kg) ou veículo (óleo de milho); 2 h após, anfetamina (1,25 mg/Kg) ou veículo (NaCl 0,9%) pela via intraperitoneal. 25 min depois, testes comportamentais mostraram que o extrato de Kava causou efeito ansiolítico no teste de labirinto em cruz elevado, aumentou a atividade locomotora no teste de campo aberto e diminui a atividade da MAO-A no córtex e da MAO-B no hipocampo dos animais. O extrato evitou os efeitos da anfetamina no comportamento estereotipado e o co-tratamento aumentou o número de entradas nos braços no teste de labirinto em Y e na atividade da MAO-B no estriado de camundongos. Entretanto, a hiperlocomoção induzida pela anfetamina não foi alterada pelo tratamento prévio com o extrato. A interação social não foi modificada. Os resultados mostram que o extrato de Kava preveniu o aparecimento do comportamento estereotipado induzido por anfetamina em camundongos, o qual poderia ser investigado como um possível adjuvante à terapia farmacológica para minimizar sintomas psicóticos em pacientes. Por fim, o terceiro objetivo deste estudo investigou o efeito do extrato de Kava (10-400 mg/kg, administrado por gavagem) sobre a atividade da MAO em diferentes estruturas do cérebro de camundongos e sobre alterações comportamentais após 21 dias de tratamento, bem como, em ensaios in vitro (10-100 μg/mL do extrato) utilizando homogeneizado de cérebro de camundongos. O extrato de Kava aumentou o percentual de entradas nos braços abertos do labirinto em cruz elevado e diminuiu a atividade da MAO-B no córtex (10 mg/Kg) e na região contendo a substância negra (10 e 100 mg/Kg) em ensaios ex vivo. In vitro, o extrato de Kava inibiu reversivelmente a atividade da MAO-B com IC50 de 14,62 μg/mL, aumentou os valores de Km (10, 30 μg/mL) e diminuiu a Vmax (100 μg/mL). Assim, o extrato apresentou diferentes efeitos sobre a MAO-B dependendo da estrutura cerebral avaliada, o qual pode ser promissor em patologias onde a MAO-B esteja envolvida. A totalidade de resultados apresentados nesta tese revelaram resultados úteis e condicionadas a psicose, informações as quais tornam-se relevantes para estudos futuros relacionados a este transtorno.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Aspartame (ASP) is a widely used as a tabletop sweetener and sucrose substitute in many food matrices. However, several studies have reported that exposure to ASP can damage biological tissues, such as the central nervous system and causing behavioral changes, such as learning and memory deficits. In this sense, β-caryophyllene (BCP) is a natural pharmacologically active molecule that can be found in several foods such as bread, coffee, alcoholic beverages and spices. Of particular importance, both ASP and BCP are commonly consumed and may even be present at the same meal. Thus, the aim of this study was to evaluate the potential protective effect of BCP against cognitive damage induced by repeated exposure to ASP in rats as well as the putative involvement of the BDNF / TrkB signaling pathway and the activity of acetylcholinesterase (AChE). In addition, some plasma markers of liver and kidney function and lipid profile were also evaluated. The Ethical Research Committee of Federal University of Santa Maria approved all experimental procedures carried out in the present study. Male Wistar rats received ASP (75 mg/kg; i.g.) and/or BCP (100 mg/kg; i.p.) once daily for 14 days. At the end of the treatment protocol, the animals performed the behavioral tasks of open field and object recognition, and then samples of cerebral cortex, hippocampus and blood were collected for biochemical and molecular analyses. The results showed that ASP exposure impaired short- and long-term memory compared to the control group. Treatment with BCP was effective in protecting against cognitive damage. In addition, ASP exposure increased AChE activity, which was prevented by BCP administration. Molecular markers indicated increased levels of BDNF and TrkB in the hippocampus of rats treated with BCP, suggesting greater activation of this pathway. Regarding plasma parameters, ASP induced changes in ALT activity and HDL levels, while BCP was effective in reducing values to those of the control group. In conclusion, the study demonstrated that BCP protected against memory impairment induced by exposure to ASP, which may be associated with a modulation of AChE activity and the BDNF / TrkB signaling pathway. O aspartame (ASP) é um adoçante substituto da sacarose em muitas matrizes alimentares, amplamente utilizado como adoçante de mesa. No entanto, vários estudos já relataram que a exposição ao ASP pode causar danos a diversos tecidos biológicos, como o sistema nervoso central. A exposição ao ASP pode levar a mudanças comportamentais, como déficits de aprendizagem e memória. Nesse sentido, o β-cariofileno (BCP) é uma molécula natural farmacologicamente ativa que pode ser encontrada em diversos alimentos como pão, café, bebidas alcoólicas e temperos. De particular importância, tanto ASP quanto BCP são comumente consumidos e podem até estar presentes na mesma refeição. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial efeito protetor do BCP contra danos cognitivos induzidos pela exposição repetida a ASP em ratos, bem como o envolvimento da via de sinalização BDNF/TrkB, e a atividade da acetilcolinesterase (AChE). Além disso, alguns marcadores plasmáticos da função hepática e renal e o perfil lipídico também foram avaliados. Os protocolos aqui descritos foram aprovados pelo Comitê de Ética no Uso de Animais da Universidade Federal de Santa Maria. Ratos Wistar machos receberam ASP (75 mg/kg; i.g) e/ou BCP (100 mg/kg; i.p) uma vez ao dia, durante 14 dias. Ao final do protocolo de tratamento, os animais realizaram as tarefas comportamentais de campo aberto e reconhecimento de objetos e, após foram coletadas as amostras do córtex cerebral, hipocampo e sangue para análises bioquímicas e moleculares. Os resultados mostraram que a exposição ao ASP prejudicou a memória de curto e longo prazo em comparação ao grupo controle. O tratamento com BCP foi eficaz em proteger contra o dano cognitivo. Além disso, a exposição ao ASP aumentou a atividade da AChE, o que foi prevenido pela administração de BCP. Os marcadores moleculares indicaram aumento nos níveis de BDNF e TrkB no hipocampo de ratos tratados com BCP, sugerindo maior ativação desta via. Em relação aos parâmetros plasmáticos, o ASP induziu alterações na atividade da ALT e nos níveis de HDL, enquanto o BCP foi eficaz em reduzir os valores aos do grupo controle. Em conclusão, o estudo demonstrou que o BCP protegeu contra o comprometimento da memória induzido pela exposição a ASP, o que pode estar associado a uma modulação da atividade da AChE e da via de sinalização do BDNF/TrkB.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O estresse oxidativo é um desequilíbrio entre a produção e a desintoxicação de espécies reativas de oxigênio, o qual está associado ao desenvolvimento de doenças humanas. Visando alternativas intermediárias aos modelos experimentais que empregam animais vertebrados e os ensaios in vitro em cultura de células, os testes em Caenorhabditis elegans (C. elegans) são uma excelente opção. O C. elegans possui vias de sinalização que são altamente conservadas em humanos e são, portanto, úteis para estudar o estresse oxidativo. No primeiro capítulo, objetivou-se avaliar o efeito da exposição ao leite bovino no perfil redox do Caenorhabditis elegans. Foram utilizadas 04 amostras de leite devidamente pasteurizadas. O tratamento padrão para todos os ensaios foi por meio líquido (S basal/M9) com 20% leite. O efeito do tratamento foi testado no C. elegans em estágio L4, através dos ensaios de tamanho corporal, batimentos faríngeos, quantificação de progênie, resistência ao estresse oxidativo e quantificação de espécies reativas de oxigênio (EROs). O leite afetou o desenvolvimento, porém não houve interferência no número de batimentos faríngeos dos animais, nem causou alterações na capacidade de reprodução. O tratamento do C. elegans com 20% leite não parece aumentar a produção de EROs, porém diminuiu a sobrevivência em condições de estresse. Este estudo contribui para a caracterização dos efeitos da exposição ao leite no nematódeo C. elegans. O segundo capítulo, abrange o papel do consumidor na comercialização e aumento da disponibilidade de produtos provenientes de leite A2 (leite que contém apenas o alelo A2 para beta-caseína), o qual se faz de extrema importância para ditar a demanda e distribuição nacional do produto. Tem como objetivo, realizar um levantamento quanto ao conhecimento, consumo e mercado do leite e seus derivados pela população, com ênfase no leite A2. Questionários on-line através da plataforma “Google Formulários”, com caráter exploratório e descritivo foram aplicados para obtenção de respostas relacionadas ao conhecimento e consumo do leite A2. A pesquisa evidencia as preferências e interesses do consumidor acerca do leite A2, obtendo-se recurso-chave para inserção de um produto cada vez mais acessível e disponível, chamando atenção para os produtores de leite para seleção genética do rebanho de vacas A2A2. The cow milk and its derivatives have been the target of criticism, precisely because their consumption is associated with biomarkers of inflammation, oxidative stress and development of diseases. Caenorhabitis elegans has been used as an alternative to other experimental models such as mice and cell culture. This nematode is an excellent research model organism which has signaling pathways that are highly conserved for studying oxidative stress. This study aimed to evaluate the effect of exposure to milk on the levels of reactive oxygen species and stress resistance of Caenorhabditis elegans. Four samples of properly pasteurized bovine milk were used. Standard treatment for all trials was liquid medium (S basal/M9) with 20% milk. The treatment effect was tested on wild-type C. elegans at L4 stage, through body size, pharyngeal beats, progeny quantification, oxidative stress resistance and reactive oxygen species (ROS) quantification. Milk at 20% affected development, but there was no interference in the number of pharyngeal beats of the animals, nor did it cause changes in their reproductive capacity. Under the conditions of this study, exposure to 20% milk does not seem to decrease resistance under stress conditions and does not interfere with the levels of endogenous ROS in wild-type C. elegans. This study contributes to the characterization of the effects of milk exposure on the nematode C. elegans. The second chapter is a questionnaire to analyze the consumption of milk by the population, as well as covering the role of the consumer in marketing and increasing the availability of products from A2 milk (milk that contains only the A2 allele for beta-casein), which is extremely important to dictate the demand and national distribution of the product. In this study, the objective was to evaluate the population's knowledge about A2 milk and to carry out a survey on the consumption of milk related to consumer health aspects. On-line questionnaires through the “Google Forms” platform, with an exploratory and descriptive character, were applied to obtain answers related to knowledge and consumption of A2 milk. The lack of knowledge and lack of A2 milk on the market means that many candidates for consumption of this milk do not have proper access. The low availability of A2 milk in several regions of Brazil becomes a conditioning factor in the knowledge and acquisition of this product.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Muscle contusion represents a type of stress that disrupts cell homeostasis. Characterized by traumatic lesion, that impair the availability of oxygen (O2) in the tissue, promotes an increase in the production of reactive oxygen species (ROS), an increase in Ca2 + intra mitochondrial, consequent opening of the transition pore of the mitochondrial membrane and signaling for cell death and / or mitophagy. Nowadays, it is known that the increase in ROS triggers activation of pro-inflammatory pathways and proteins. However, the specific responses of different types of muscle fibers are little addressed in the literature. Considering the important role of mitochondrial in muscle tissue function. Little is known about the relation between the bioenergetics alters and mitochondrial functionality triggered in different types of muscle fiber by injury, such as the contusion, and how this mitochondrial dysfunction will affect the immediate inflammatory response developed by muscle. Thus, the objective of this study was to elucidate the possible mitochondrial mechanisms after a muscle contusion injury in the fibers of oxidative, mixed and glycolytic metabolism (Article 1), and the signaling pathways of inflammatory response and cell death related to mitochondria dysfunction and oxidative stress immediately after musculoskeletal injury in different types of muscle fibers (Manuscript 1).The results in article 1, demonstrate that the contusion led to different forms of mitochondrial dysfunction in each type of muscle fibers: increased O2 flux of oxidative fibers when stimulated by complex substrates I + II. On the other hand, increased the production of hydrogen peroxide (H2O2) when compared to control fibers and reduced citrate synthase activity. Surprisingly, the injury increased oxygen consumption in the mixed fibers in the synthesis of OXPHOS and ATP, and H2O2 production, however, reduced Ca2 + uptake. Glycolytic fibers did not affect the oxygen flux coupled to the synthesis of ATP, and citrate synthase and lactate dehydrogenase activity, but reduced Ca2 + uptake. In manuscript 1, in our study it involved the response over two hours of the contusion in the different types of muscle fibers (Manuscript 1) we showed an increase in the inflammatory pathway through the TLR4 receptor, going through an increase in the electron escape (LEAK state in oxidative and mixed fibers; and ROX in glycolytic fibers), due to an increase in pro-inflammatory cytokine gene expression and important markers of mitochondrial dysfunction (BAX and Caspase 3), culminating in increase of gene expression and TLR4 protein. Therefore, we demonstrate distinct mitochondrial responses between different muscle fibers, indicating that mitochondrial dynamics are related to flexibilities in metabolism and that as reactive oxygen species directly affect physiology and normal function. And the dysfunction of mitochondrial bioenergetics possibly interferes with the activation of the TRL4 pathway, increasing the presence of cytokines in oxidative and glycolytic / oxidative fibers. A contusão muscular representa um tipo de estresse pois altera a homeostase celular. Caracterizada como uma lesão traumática, que altera a disponibilidade de oxigênio (O2) no tecido, promove o aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (EROs), aumento de Ca2+ intra mitocondrial, consequente abertura do poro de transição que sinaliza para a morte celular e/ou autofagia. Sabe-se que o aumento de EROs, desencadeia ativação de vias pró-inflamatórias no músculo. No entanto, as respostas especificas dos diferentes tipos de fibras musculares são pouco abordadas na literatura. Além disso, pouco ainda se sabe sobre a relação entre a alteração da bioenergética e funcionalidade mitocondrial desencadeadas nos diferentes tipos de fibra muscular pela lesão, como a do tipo contusão, e como essa disfunção mitocondrial irá repercutir na resposta inflamatória imediata no musculo. Assim, o objetivo deste estudo foi elucidar os possíveis mecanismos mitocondriais após uma lesão muscular na forma de contusão nas fibras de metabolismo oxidativo, misto e glicolítico, e as vias de sinalização de resposta inflamatória e morte celular relacionadas a disfunção mitocôndria e o estresse oxidativo imediatamente após a lesão nos diferentes tipos de fibras musculares. Os resultados apresentados no artigo 1, mostraram que a contusão levou a disfunção mitocondrial de formas diferentes em cada tipo de fibras muscular: aumentou o fluxo de oxigênio nas fibras oxidativas quando estimulada por substratos complexos I + II. Por outro lado, aumentou a produção de peróxido de hidrogênio (H2O2) quando comparada às fibras controle e reduziu a atividade da citrato sintase. Surpreendentemente, a lesão aumentou nas fibras mistas o consumo de oxigênio em relação a OXPHOS, síntese de ATP e a produção de H2O2, mas reduziu a captação de Ca2+. A lesão nas fibras glicolíticas não afetou o fluxo de oxigênio acoplado à síntese de ATP, nem a atividade da citrato sintase e lactato desidrogenase, mas reduziu a captação de Ca2+. Já no manuscrito 1, no nosso estudo envolveu a resposta ao longo de duas horas da contusão nos diferentes tipos de fibras musculares observamos um aumento da rota inflamatória através do receptor TLR4, passando por um aumento do escape de elétrons (LEAK state nas fibras oxidativas e mistas; e ROX nas fibras glicolíticas), por um aumento da expressão gênica de citocinas pró-inflamatórias e marcadores importantes de disfunção mitocondrial (BAX e Caspase 3), culminando no aumento da expressão gênica e síntese do próprio TLR4. Portanto, demonstramos respostas mitocondriais distintas entre as diferentes fibras musculares, indicando que a dinâmica mitocondrial está relacionada às flexibilidades no metabolismo e que espécies reativas de oxigênio afetam diretamente a fisiologia e a função normal das fibras musculares. E a disfunção da bioenergética mitocondrial possivelmente interfere na ativação da via TRL4, aumentando a presença de citocinas inflamatórias nas fibras oxidativas e glicolíticas / oxidativas.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS Multi-target compounds have aroused the interest of many researchers. The main characteristic of these substances is the ability to act through different mechanisms of action, a relevant fact in cases of pathologies caused by multiple causes. In this context, in some cases of neurodegenerative diseases, a neuronal loss may occur in certain brain regions that contain cholinergic neurons, consequently causing impairment of cognitive functions. Oxidative stress is characterized by the imbalance between the production of reactive species and antioxidant defenses and can be directly related to the causes or consequences of pathologies related to the CNS. Previous studies have shown that JM-20, 1,5-benzodiazepine fused to a dihydropyridine fraction, has different pharmacological properties of clinical interest. In this sense, the main objective of this study was to evaluate the effect of JM-20 on AChE and BChE from different sources, identify the type of enzyme inhibition and understand the interactions between the compound and the enzymes using silicon molecular docking tools. Besides, to verify the protective effect on oxidative stress induced by Fe2+ in leukocytes and to determine the scavenger activity of free radicals. Likewise, investigate possible cytotoxicity using human blood cells and predict ADMET parameters using in silico virtual screening tools. The BChE used was purified from Equus ferus and present in human plasma, while AChE was from Electrophorus electricus, total erythrocytes and present in membranes isolated from human erythrocytes (ghost). The enzymes were pre-incubated for 30 minutes in the presence of different concentrations of JM-20 (1 nM - 200 μM). To assess the type of enzyme inhibition, a kinetic study was performed varying the concentration of the substrate (0.05 - 1.6 mM). Human blood was obtained from healthy volunteers. Immediately after blood collection, the leukocytes or erythrocytes were isolated, washed, and treated with different concentrations of JM-20 and evaluated according to each specific test. The results demonstrated the potential inhibitory effect on AChE activity. These effects were observed in all enzymes tested (IC50 = 123 nM ± 0.2 for E. electricus, 172 nM ± 0.2 for total erythrocytes and 158 nM ± 0.1 for ghost). Besides, we suggest that the compound has a mixed type of inhibition as it changes the Km and Vmax of AChE. Molecular docking demonstrated the existence of eight different isomers of JM-20, and the 4R isomers interact better with HsAChE. The TBARS result points to a potent antioxidant and scavenger effect of free radicals seen in the slow phase of the reaction. However, exposure to all tested JM-20 concentrations (10-50 μM) caused a significant increase in the levels of reactive intracellular species (RS). Although decreased cell viability and increased RS production have been observed, exposure to JM-20 (10-50 μM) did not alter the cell cycle, nor did it cause hemolysis. Analyzes of virtual screening of the JM-20 demonstrated a similar ADMET profile to nifedipine. Thus, our findings support the potential clinical use of JM-20, for the treatment of pathologies associated with the CNS. Compostos multialvo tem despertado o interesse de muitos pesquisadores. Estas substâncias tem como principal característica a capacidade de agir através de diferentes mecanismos de ação, fato relevante em casos de patologias originadas por múltiplas causas. Neste contexto, em alguns casos de doenças neurodegenerativas pode ocorrer a perda neuronal em determinadas regiões cerebrais as quais contem neurônios colinérgicos, consequentemente causando comprometimento de funções cognitivas. O estresse oxidativo é caracterizado pelo desequilíbrio entre a produção das espécies reativas e as defesas antioxidantes e pode estar diretamente relacionado as causas ou consequências de patologias relacionadas ao SNC. Estudos anteriores mostraram que o JM-20, 1,5-benzodiazepina fundida a uma fração de di-hidropiridina, tem diferentes propriedades farmacológicas de interesse clínico. Neste sentido, o objetivo principal deste estudo foi avaliar o efeito do JM-20 na AChE e na BChE de diferentes fontes, identificar o tipo de inibição enzimática e compreender as interações entre o composto e as enzimas utilizando ferramentas in sílico de docking molecular. Além disso, verificar o efeito protetor no estresse oxidativo induzido por Fe2+ em leucócitos e determinar a atividade scavenger de radicais livres. Do mesmo modo, averiguar a possível citotoxicidade utilizando células sanguíneas humanas e predizer parâmetros ADMET utilizando ferramentas in sílico de screening virtual. A BChE utilizada foi purificada de Equus ferus e presente no plasma humano, enquanto que a AChE foi de Electrophorus electricus, eritrócitos totais e presente nas membranas isoladas de eritrócitos humanos (ghost). As enzimas foram pré-incubadas durante 30 minutos na presença de diferentes concentrações de JM-20 (1 nM - 200 μM). Para avaliar o tipo de inibição enzimática, foi realizado um estudo cinético variando a concentração do substrato (0,05 - 1,6 mM). O sangue humano foi obtido de voluntários saudáveis. Imediatamente após a coleta do sangue, os leucócitos ou eritrócitos foram isolados, lavados e tratados com diferentes concentrações de JM-20 e avaliados de acordo com cada teste específico. Os resultados demonstraram o potencial efeito inibitório na atividade da AChE. Estes efeitos foram observados em todas as enzimas testadas (IC50 = 123 nM ± 0,2 para E. electricus, 172 nM ± 0,2 para eritrócitos totais e 158 nM ± 0,1 para ghost). Além disso, sugerimos que o composto apresenta um tipo misto de inibição já que altera o Km e Vmax da AChE. O docking molecular demonstrou a existência de oito isômeros diferentes do JM-20 e os isômeros 4R interagem melhor com a HsAChE. O resultado do TBARS aponta para um potente efeito antioxidante e efeito scavenger de radicais livres observados na fase lenta da reação. Entretanto, a exposição a todas as concentrações de JM-20 testadas (10-50 μM) causou um aumento significativo nos níveis de espécies reativas intracelulares (ER). Embora tenha sido observada diminuição da viabilidade celular e aumento da produção de ER, a exposição ao JM-20 (10-50 μM) não alterou o ciclo celular, assim como não causou hemólise. Análises de screening virtual do JM-20 demonstraram similar perfil ADMET a nifedipina. Assim, nossas descobertas apoiam o potencial uso clínico do JM-20, para o tratamento de patologias associadas ao SNC.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Huntington's disease (HD) is a progressive, autosomal dominant neurodegenerative disease with a distinct phenotype, including chorea and dystonia, incoordination, cognitive decline and behavioral difficulties. Characterized by the presence of the mutant huntingtin protein, which results from an expanded CAG repeat, leading to a variable length polyglutamine (Poli-Q) chain at the N-terminal. Most neurodegenerative diseases are characterized by abnormal deposition and consequent protein aggregation, which impair the dynamics of protein networks and result in the imbalance of cellular homeostasis. In this work, we used the Caenorhabditis elegans experimental model due to its easy manipulation and high homology of genes and signaling pathways in relation to mammals. The worms were exposed to diphenyl diselenide (PhSe)2 at concentrations of 25, 50 and 100 μM, from young adults and analyzed for poly-Q aggregation and neuronal and muscle viability. Based on the theory of aging and the aggregation of proteins related to HD, and taking into account that (PhSe)2 has antioxidant activity, then we will analyze some possible pathways involved related to HD), we will also analyze as to its potential in increasing the quality and life span of C. elegans. A doença de Huntington (DH) é uma doença neurodegenerativa progressiva, autossômica dominante, com um fenótipo distinto, incluindo coreia e distonia, descoordenação, declínio cognitivo e dificuldades comportamentais. Caracterizada pela presença da proteína mutante huntingtina, que resulta de uma repetição da sequência de nucleotídeos (CAG) expandida, conduzindo a uma cadeia de poliglutamina (Poli-Q) de comprimento variável no terminal N. A maioria das doenças neurodegenerativas são caracterizadas pela deposição anormal e consequente agregação de proteínas, que prejudicam a dinâmica das redes proteicas e resultam no desequilíbrio da homeostase celular. Neste trabalho, utilizamos o Caenorhabditis elegans devido a sua fácil manipulação e alta homologia de genes e vias de sinalização em relação aos mamíferos. Os vermes foram expostos ao disseleneto de difenila (PhSe)2 nas concentrações de 25, 50 e 100 μM, a partir de adultos jovens e analisados quanto à agregação da poli-Q e viabilidade neuronal e muscular. Baseando-se na teoria de envelhecimento e na agregação de proteínas relacionadas com a DH, e levando em consideração que o (PhSe)2 possui atividade antioxidante, analisamos as possíveis vias envolvidas e relacionada com DH, também analisamos quanto ao seu potencial em aumentar a qualidade e o tempo de vida de C. elegans.

A Doença de Alzheimer (DA) caracteriza-se como a principal causa de demência entre os idosos. Esta doença não tem cura, sendo que os fármacos disponíveis para o seu tratamento apresentam uma abrangência terapêutica limitada e, por este motivo, o desenvolvimento e avaliação de novos fármacos são necessários. Já foi demonstrado em modelos experimentais que alguns compostos orgânicos de selênio apresentaram efeitos em conter a manifestação da DA. Em estudos prévios in vitro, compostos derivados de diihidropirimidiononas, chamados de selenoésteres, demonstraram propriedades antioxidantes, quelante de metais e inibitória sobre a atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE), o que os torna potenciais candidatos a um tratamento multialvo para a DA. Entretanto, os efeitos desses compostos ainda não foram demonstrados em modelos in vivo. Visando a avaliação destes, o Caenorhabditis elegans (C.elegans) se mostra um modelo promissor, visto que há disponibilidade de cepas transgênicas que expressam e agregam o peptídeo beta-amilóide (Aβ) da mesma constituição dos agregados encontrados no cérebro de indivíduos que desenvolvem a doença. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos multialvo dos compostos selenoésteres na cepa GMC101, além de verificar os principais mecanismos de ação molecular destes. Para isso, inicialmente submetemos os vermes a uma exposição aguda (30min) aos compostos denominados FA83, FA84, FA85, FA86, FA87, FA88, FA90 e FA130 e 48 horas após o fim da exposição verificamos a porcentagem de vermes vivos. Após 48 horas do tratamento os vermes foram mantidos a uma temperatura superior a habitual (25°C) para que houvesse a expressão e agregação do Aβ. A partir disso realizamos os ensaios de postura de ovos, (24 horas após a exposição a 25°C), movimentos natatórios e taxa de paralisia (72 horas após a exposição da 25°C). Para verificarmos o efeito protetor dos compostos a longo prazo, realizamos o ensaio de longevidade. Também verificamos os efeitos dos compostos que se destacaram nos estudos prévios in vitro e in vivo (FA86, FA90 e FA130) sob aspectos relacionados a neurotransmissão no verme, através da atividade da enzima AChE. A partir dos resultados obtidos, buscamos o mecanismo de ação molecular dos selenoésteres via chaperonas e autofagia. Além disso, realizamos a marcação dos agregados de Aβ in vivo utilizando o corante X-34. Os dados foram analisados através do software GraphPad Prism 7.0. Nas concentrações testadas (5, 10, 100 e 200μM) encontramos mortalidade significativa apenas nos animais tratados com os compostos FA86 e FA90 em 200μM. Por outro lado, o único composto que reduziu significativamente a taxa de vermes paralisados, após a indução da agregação do Aβ, foi o FA90 (200μM). Entretanto, esse efeito não foi capaz de estender o tempo de vida dos vermes tratados, onde somente o composto FA130 demonstrou efeito protetor durante o tempo de vida dos vermes. Os 3 compostos (FA86, FA90 e FA130) apresentaram efeito na sinalização colinérgica, melhorando a postura de ovos dos vermes submetidos a uma exposição com o agonista colinérgico levamisol. Entretanto, somente o composto FA90 reduziu a atividade da AChE, além de melhorar a taxa de movimentos dos vermes no ensaio de movimentos natatórios. Acredita-se que esses efeitos do FA90 via sinalização colinérgica, estejam intimamente relacionados a estrutura do composto, visto a capacidade do seu grupamento fenil livre em interagir com a enzima AChE. Além disso, o FA90 parece agir através de chaperonas ao induzir o aumento da expressão dos genes hsp-6 e hsp-4 em C. elegans. O composto FA90 foi, entre os selenoésteres avaliados, o que demonstrou melhor efeito em conter as manifestações fenotípicas da DA em modelo de C.elegans. Alzheimer ́s disease (AD) is characterized as the main cause of dementia among elderly. This disease has no cure, once the drugs available to the treatment, have a limited therapeutic range. It was already to demonstrated in experimental models, the role of selenium organic compounds, to stops the effects caused by AD manifestation. In previous in vitro studies, diihydropyrimidinones compounds, known as selenoesters, demonstrated antioxidant and metals chelator properties, and inhibitory effect in the activity of acetylcholinesterase enzyme (AChE), which makes them potential candidates for multi-target treatment for the disease. However, the effects of these compounds, haven ́t been demonstrated in vivo models for the AD. Aiming to evaluate these, the Caenorhabditis elegans (C.elegans) is a promisor model, since there are transgenic strains (example GMC101) that express and aggregate the beta-amyloid peptide (Aβ), in the same condition of the aggregates found in the brain of individuals that develop the disease. The objective of this study was evaluate the multi-target effects of selenoester compounds in the strain GMC101, and verify the main molecular mechanisms of action. For this, initially we submitted the worms in an acute exposition with the compounds FA83, FA84, FA85, FA86, FA87, FA88, FA90 e FA130 and 48 hours after we verify the rate of live worms. After 48 hours of treatment the worms were maintaining at a temperature higher than usual (25°C) for that there was the expression and aggregation of Aβ. From that assessed the egg-laying (24 hours after at 25°C), swimming and paralysis (72 hours after). To verify the protector effect of compounds during the lifespan, we performed the longevity assay. It was verified the effects of compounds that obtained better effects in vitro and in vivo studies (FA86, FA90 e FA130), under aspects related to neurotransmission in the worm, through measurement of AChE activity. From the results obtained, investigated the molecular mechanism of action of selenoesters via chaperones and autophagy. Besides that, performed the target of aggregates with dye X-34. The data were analyzed through the GraphPad Prism 7.0 software. In the concentrations tested (5, 10, 100 e 200μM) found only a significant mortality in the compounds FA86 and FA90 at 200 μM. Being that one compounds that reduced significantly the rate of paralyzed worms, after the aggregation induction of Aβ, was the FA90 (200μM). However, this effect was not able to extend the lifespan of treated worms, where only the compound FA130, demonstrated protector effect in the longevity of worms. When we tested the three compounds (FA86, FA90 and FA130) that demonstrate the better results in vitro and previous studies in vivo, all these had effect in the cholinergic signaling, improving the egg-laying of worms submitted to exposition with agonist cholinergic levamisole. However, only the compound FA90 reduced the AChE activity. Beside that the same improve the movements rate in the swimming assay of worms. Acting through chaperones by inducing the increase of genes expression hsp-6 and hsp-4 in C.elegans. The compound demonstrated the better effect in the contain the pathologic manifestations that mimic the AD in C.elegans.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Exposure to numerous toxic agents, including occupational exposure to volatile organic compounds has generated numerous health problems in humans, which are correlated to the emergence of numerous diseases. The volatile organic compound 4- vinylcyclohexene (VCH) is a well-known environmental contaminant whose toxicity has been investigated due to its ovotoxic effects on various organisms. However, the mechanisms underlying its toxicity, as well as its harmful effects on other organs, are uncertain. In this study, we evaluated some signs of toxicity induced by exposure to volatilized VCH using nymphs of Nauphoeta cinerea. Nymphs were exposed to VCH by inhalation for 70 day; thereafter the headspace technique associated with gas chromatography with flame ionization detector was utilized to quantify the levels of VCH in the boxes. The survival rates, total body weight, weight of some tissues (head, fat body and reproductive organs), food and water consumption, and feces production were evaluated during the experimental period. In addition, activities of glutathione-Strasnferase (GST), acetylcholinesterase (AChE), and levels of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) of isolated tissues were evaluated after 35 and 70 days of spontaneous exposure to volatilized VCH. The levels of volatilized VCH ranged from 3.41 to 7.03 nmol/mL. Exposure to spontaneously volatilized VCH caused a 35% reduction in the survival rate of exposed animals. Nymphs exposed to volatilized VCH for 35 and 70 days had a reduction in body weight by 1.8 and 2.6 times respectively, consequently a reduction in the head, fat body and immature reproductive organs were observed. During the period of exposure, there was also a significant decrease in food intake and feces production in the nymphs. Nevertheless, the exposure did not alter water consumption, except on the twentieth day. Moreover, GST activity increased in all the tissues evaluated after 35 and 70 days of exposure. The fat body presented the most prominent increase in GST activity, specifically after 35 days of exposure, 1.6 times larger than the control group. Exposure of nymphs to volatilized VCH also caused a significant increase in the levels of reactive species in the fat body by 1.35 and 1.47 times after 35 and 70 days respectively. However, there was no significant difference in the head AChE activity after 35 and 70 days. It is not clear if the changes in GST activity and body-weight could compromise the functioning of the tissues/organism involved due to the effects observed, which reinforces the need for further research. Therefore, our results support the harmful impact of volatilized VCH inhalation and demonstrates that the cockroach of the species of N. cinerea is a valuable model for initial toxicological screening to investigate environmental toxicants. A exposição de maneira ocupacional a inúmeros agentes tóxicos, incluindo os compostos orgânicos voláteis vem gerando agravos à saúde humana, correlacionados ao surgimentos de inúmeras doenças. O composto orgânico volátil 4-vinilciclohexeno (VCH) é um contaminante ambiental bem conhecido e vem sendo investigado devido aos seus efeitos ovotóxicos em vários organismos. Entretanto, os mecanismos subjacentes a sua toxicidade, bem como os efeitos nocivos causados a outros órgãos, são incertos. Neste trabalho, foram avaliados alguns sinais de toxicidade induzidos pela exposição ao VCH espontaneamente volatilizado usando ninfas da espécie Nauphoeta cinerea. As ninfas foram expostas ao VCH por inalação durante 70 dias. Para a quantificação dos níveis de VCH nas caixas metabólicas foi empregado a técnica de Headspace associada à cromatografia de fase gasosa com detector de ionização de chama. Foram avaliados durante o período experimental as taxas de sobrevivência, o peso corporal total e de alguns tecidos (cabeça, corpo gorduroso e órgãos reprodutores imaturos), o consumo de ração e água e a produção de fezes. Além disso, foram avaliados in vitro as atividades enzimáticas das enzimas glutationa-S-trasnferase (GST), acetilcolinesterase (AChE) e dos níveis de espécies reativas dos tecidos isolados nos períodos de 35 e 70 dias de exposição ao VCH espontaneamente volatilizado. Os níveis da concentração de VCH volatilizado variou entre 3,41 e 7,03 nmol/mL. A exposição ao VCH espontaneamente volatilizado causou uma redução de 35% na taxa de sobrevivência dos animais expostos. As ninfas expostas durante 35 e 70 dias tiveram uma redução no ganho de peso corporal de 1,8 e 2,6 vezes, respectivamente, com uma redução no peso da cabeça, do corpo gorduroso e dos órgãos reprodutivos em maturação. Durante o período de exposição houve também nas ninfas uma diminuição significativa no consumo de ração e na produção de fezes. Apesar disso, a exposição não alterou o consumo de água, exceto no vigésimo dia. Em relação aos marcadores bioquímicos, verificou-se que a atividade enzimática da GST em todos os tecidos avaliados foi significativamente aumentada pelo VCH volatilizado após 35 e 70 dias de exposição. O corpo gorduroso apresentou a atividade da GST mais proeminente, especialmente após 35 dias de exposição, 1,6 vezes maior que o grupo controle. A exposição ao VCH espontaneamente volatilizado causou também um aumento significativo nos níveis das espécies reativas no corpo gorduroso de 1,35 vezes e 1,47 vezes após 35 e 70 dias, respectivamente. Em nenhum dos períodos avaliados a atividade da AChE da cabeça foi afetada. Não se sabe se essas alterações podem comprometer a funcionalidade dos tecidos/organismo envolvido versus os efeitos observados. Portanto, os resultados confirmaram o impacto prejudicial da inalação do VCH volatilizado e evidenciam a barata N. cinerea como um modelo valioso de triagem toxicológica inicial, a fim de investigar os toxicantes ambientais.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Quinolinic acid (QUIN) is an endogenous neurotoxin that acts as an N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) agonist generating a toxic cascade, which can lead to neurodegeneration. The action of QUIN in Caenorhabditis elegans and the neurotoxins that allows the study of glutamatergic system disorders have not been carefully addressed. The effects of QUIN on toxicological and behavioral parameters in VM487 (nmr-1) and VC2623 (nmr-2) mutants strains, as well as in wild-type (WT) animals were performed to evaluate whether QUIN could be used as a neurotoxin in C. elegans. QUIN reduced survival of WT worms in a dose-dependent manner. A sublethal concentration of QUIN (20 mM) increased reactive oxygen species (ROS) levels in a nmr-1/NMDAR-dependent manner, activated the DAF-16/FOXO transcription factor, and increased expression of the proteins, as the superoxide dismutase-3, Glutathione S-transferase-4, and heat shock protein-16.2. QUIN did not change motor behavioral parameters but altered the sensory behavior in WT and VM487 (nmr-1) worms. Notably, the effect of QUIN on the sensory behavioral parameters might occur, at least in part, secondary to increased ROS. However, the touch response behavior indicates a mechanism of action independent of ROS generation. In addition, the non-lethal concentration of QUIN can have unleashed possible neurodegeneration in the glutamatergic system considering the relation between the behavioral data and the GFP-neuronal measures. Our findings indicate that C. elegans have a QUIN mechanism like that found in organisms like mammals, indicating that it can be useful to studies with the glutamatergic system. Thus, the C. elegans can be used more specifically in diseases that have among their etiologies the glutamatergic excitotoxicity as in mammals. O ácido quinolínico (QUIN) é uma neurotoxina endógena que atua como agonista do receptor N-metil-D-aspartato (NMDAR) gerando uma cascata tóxica, que pode levar à neurodegeneração. A ação de QUIN em Caenorhabditis elegans, bem como de outras neurotoxinas que permitem o estudo dos distúrbios do sistema glutamatérgico, ainda não foram totalmente elucidadas. Os efeitos de QUIN em parâmetros toxicológicos e comportamentais em animais mutantes VM487 (nmr-1) e VC2623 (nmr-2) e selvagem Bristol N2 (WT) foram realizados para avaliar se QUIN poderia ser usado como uma neurotoxina em C. elegans. O QUIN reduziu a sobrevivência de vermes WT de uma forma dose dependente. Uma concentração não letal de QUIN (20 mM) aumentou os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS) de uma maneira dependente de NMR-1/NMDAR, ativou o fator de transcrição DAF-16/FOXO e aumentou a expressão de proteínas como a superóxido dismutase-3, Glutationa S-transferase-4 e a proteína de choque térmico-16.2. O QUIN não alterou os parâmetros comportamentais motores, mas alterou o comportamento sensorial em animais WT e VM487 (nmr-1). Notavelmente, o efeito de QUIN nos parâmetros comportamentais sensoriais pode ocorrer, pelo menos em parte, secundário ao aumento de ROS. No entanto, o comportamento de resposta ao toque indica um mecanismo de ação que pode ser independente da geração de ROS diretamente. Além disso, doses não letais de QUIN podem ter desencadeado uma possível neurodegeneração no sistema glutamatérgicos considerando a relação entre os dados comportamentais e as medidas de GFP-neuronal. Nossos achados indicam que o C. elegans tem um mecanismo de ação do QUIN similar ao que encontramos em organismos como os mamíferos, o que indica que o modelo alternativo pode ser útil para estudos com o sistema glutamatérgico. Assim, o C. elegans pode ser usado mais especificamente em doenças que possam ter entre suas etiologias a excitotoxicidade glutamatérgica assim como em mamíferos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O suco de laranja Citrus sinensis L. Osbeck é considerado uma excelente fonte alimentar de vários compostos bioativos com propriedades benéficas para a saúde humana devido ao seu alto teor de flavonoides, carotenoides, açúcares, minerais e fibras. Alguns estudos epidemiológicos e de intervenção forneceram evidências para apoiar a correlação inversa entre o consumo de suco de laranja e a ocorrência de doenças cardiovasculares e câncer. Neste estudo, utilizamos duas variedades de laranjas, naturalmente enriquecidas, originadas através de mutação espontânea, denominadas Bahia e Cara Cara. Essas laranjas possuem alto teor de vitamina C e flavonoides, no entanto, a laranja Cara Cara se diferencia por também ser rica em carotenoides (fitoeno, fitoflueno, licopeno e βcaroteno). Considerando que o dano oxidativo e o aumento da neuroinflamação estão criticamente relacionados com a patogênese e a perda neuronal em doenças neurodegenerativas, o efeito neuroprotetor de alguns componentes da laranja tem sido de interesse específico na busca de tratamentos eficazes para essas doenças. Contudo, ainda existe carência de estudos in vivo para mostrar os efeitos terapêuticos do suco de laranja em sua forma integral e completa, tendo em vista que de forma isolada seus compostos já demostraram possuir efeitos antioxidantes e neuroprotetores positivos. Nesse contexto, utilizamos o nematodo Caenorhabditis elegans que é um organismo modelo amplamente estabelecido para estudos de comportamento, fisiologia e genética animal. Este trabalho teve com objetivo avaliar e comparar os efeitos antioxidantes, neuroprotetores e as alterações fisiológicas relacionadas ao envelhecimento do tratamento com os sucos de laranja pasteurizados Bahia e Cara Cara no modelo C. elegans. Para a realização dos experimentos, os animais foram sincronizados no estágio larval L1 e tratados a 20 ºC em placas de Petri com meio de crescimento sólido nematoide (NGM), com diferentes concentrações de suco de laranja Bahia ou Cara Cara, semeados com Escherichia coli OP50 ou E. coli HT115. O tratamento com os sucos de laranja proporcionou efeitos antioxidantes positivos no C. elegans como: redução nos níveis endógenos de espécies reativas de oxigênio (ERO), aumento da sobrevivência em condições padrão e de estresse oxidativo e aumento na expressão dos genes repórteres antioxidantes - glutamil cisteína sintetase (gcs-1), glutationa-S-transferase (gst-4) e superóxido dismutase (sod-3) e da chaperonina hsp-16.2. Em relação aos efeitos neuroprotetores, foi observado que o tratamento com laranja retarda o perfil de paralisia induzido pela super-expressão do peptídeo A1- 42 no músculo do modelo C. elegans para o Mal de Alzheimer e diminui a agregação poliglutamínica no modelo C. elegans para a doença de Huntington. Para investigar se as vias de sinalização de resposta ao estresse desempenhariam um papel importante nos efeitos dos sucos, foram realizados ensaios de quantificação de ERO, resistência ao estresse oxidativo, expressão de gst4::GFP, paralisia e longevidade em animais com knockdown para os fatores de transcrição SKN-1, DAF-16 e HSF-1 através de RNA de interferência (RNAi). Os resultados mostraram que os efeitos proporcionados pelo tratamento com os sucos de laranja Bahia e Cara Cara foram dependentes principalmente dos fatores de transcrição SKN-1 e DAF-16, com destaque para SKN-1. Em relação às alterações fisiológicas relacionadas ao envelhecimento, o tratamento aumentou o tempo de vida, os movimentos corporais e a taxa de batimentos faríngeos. Concluimos que os tratamentos com os sucos de laranja proporcionaram excelentes efeitos antioxidantes, neuroprotetores e ainda foram capazes de melhorar parâmetros fisiológicos relacionados ao envelhecimento, que estão fortemente envolvidos na qualidade de vida do C. elegans, com destaque para o suco de laranja Cara Cara que induziu respostas significativamente melhores, possivelmente devido ao maior teor de carotenoides. The orange juice, Citrus sinensis L. Osbeck is considered an excellent food source of several bioactive compounds with properties beneficial to human health due to its high content of flavonoids, carotenoids, sugars, minerals and fibers. Some epidemiological and interventional studies have provided evidence to support the inverse correlation between orange juice consumption and the occurrence of cardiovascular disease and cancer. In this study, we used two naturally enriched oranges, originated through spontaneous mutation, called Bahia and Cara Cara. These oranges are high in vitamin C and flavonoids; however, Cara Cara orange is distinguished by being rich in carotenoids (phytoene, phytofluene, lycopene and βcarotene). Considering that oxidative damage and increased neuroinflammation is critically related to pathogenesis and neuronal loss in neurodegenerative diseases, the neuroprotective effect of some components of orange has been of specific interest in the search for effective treatments for these diseases. However, there is still a lack of in vivo studies to show the therapeutic effects of orange juice in its full and complete form, since its compounds have already been shown to have positive antioxidant and neuroprotective effects. In this context, we used the nematode Caenorhabditis elegans which is a widely established model organism for animal behavior, physiology and genetics studies. The objective of this work was to evaluate and compare the antioxidant, neuroprotective and physiological changes related to the aging of the treatment with the pasteurized orange juices Bahia and Cara Cara in the C. elegans model. To perform the experiments, the animals were synchronized in the L1 larval stage and treated at 20 ºC in petri dishes with solid nematode growth medium (NGM), with different concentrations of Bahia or Cara Cara orange juices, seeded with Escherichia coli OP50 or E. coli HT115. The treatment with orange juice provided positive antioxidant effects in C. elegans, such as reduction in endogenous levels of reactive oxygen species (ROS), increased survival under standard and oxidative stress conditions, and increased expression of antioxidant reporter genes - glutamyl cysteine synthetase (gcs-1), glutathione-S-transferase (gst-4) and superoxide dismutase (sod-3) and hsp-16.2 chaperonin. Regarding the neuroprotective effects, it was observed that the orange treatment delays the profile of paralysis induced by the superexpression of the Aβ1-42 peptide in the muscle of the C. elegans model for Alzheimer's disease and decreases the polyglutamine aggregation in the C. elegans model for Huntington's disease. To investigate whether stress response signaling pathways would play an important role in juice effects, ERO quantification, oxidative stress resistance, gst-4::GFP expression, paralysis, and longevity in animals with knockdown were performed. the transcription factors SKN-1, DAF-16 and HSF-1 through interference RNA (RNAi). The results showed that the effects provided by the treatment with Bahia and Cara Cara orange juices were mainly dependent on the SKN-1 and DAF-16 transcription factors, especially SKN-1. In relation to physiological changes related to aging, the treatment increased the life span, the body movements and the rate of pharyngeal beats. We concluded that orange juice treatments provided excellent antioxidant and neuroprotective effects and was able to improve physiological parameters related to aging, which are strongly involved in the quality of life of C. elegans with emphasis on Cara Cara orange juice induced significantly better responses, possibly due to the higher carotenoid content.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The risk assessment is a stage that aims at the evaluation and characterization of the toxic properties of xenobiotic compounds, conditions of exposure to humans and the environment. The aim of this work was to contribute to the evaluation of the risk potential of natural xenobiotic compounds as Anatoxin-a (s) and Jaburetox, by investigating the mechanisms of entomotoxicity in alternative insect models. In the cerebral homogenates of cockroaches, both extract containing anatoxin-a(s) CECA and trichlorfon (Tn) inhibited acetylcholinesterase activity (AChE). In addition, CECA caused a change in the locomotor pattern of cockroaches characterized by a decrease in distance travelled, increasing the frequency and duration of immobility episodes in a manner similar to that observed with trichlorfon (Tn) organophosphate. CECA also induced an increase in leg grooming activity, but not in antenna grooming activity, similar to the effect of Tn. The CECA and Tn induced negative chronotropism in the insect's heart. It was also found that CECA, Tn, and neostigmine induced a neuromuscular block in vivo preparations of the cockroaches of the species Nauphoeta cinerea. On the other hand, jaburetox (Jbtx), an insecticidal peptide derived from the Canavalia ensiformis urease, has no elucidated mechanism of action, despite interacting with the nervous system of insects. In this work, behavioral, electromyographic and electrophysiological protocols were used to identify the cellular and molecular targets involved in the entomotoxicity of Jbtx in cockroaches and locusts. Jbtx caused a change in the locomotor behavior of the insects characterized by a significant decrease in the distance travelled, followed by an increase in the immobility time in N. cinerea. Jbtx also increased the grooming activity of legs and antennae. Jbtx induced a neuromuscular block in vivo and cardiotoxicity in N. cinerea characterized by the decrease in heart rate of cockroaches. Records of muscle and peripheral nerve potentials of the locusts of the species Locusta migratoria demonstrated that Jbtx increases the amplitude of nerve action potentials without altering the muscle profile. Analysis of voltage clamp in Xenopus laevis heterologously expressed with voltage-dependent sodium channels of Blatella germanica of type BgNaV 1.1, demonstrated that Jbtx increases the amplitude of the sodium currents. The set of unpublished data obtained in this work should contribute in a decisive way improving the effectiveness of the analysis within the environmental risk assessment for the studied compounds, contributing with the optimization of the environmental detection and decontamination processes. Nevertheless, due to the inherent biotechnological context of this work, the toxins studied here may in the near future be used as prototypes for the development of new drugs or pesticides of natural origin. A avaliação de risco é uma etapa que tem por alvo a avaliação e caracterização das propriedades tóxicas de compostos xenobióticos, condições de exposição a humanos e ao meio ambiente. O objetivo desse trabalho foi contribuir para a avaliação do potencial de risco dos compostos xenobióticos de origem natural, Anatoxina-a(s) e Jaburetox, por meio da investigação dos mecanismos de entomotoxicidade em modelos alternativos de insetos. Nos homogeneizados cerebrais das baratas, tanto o extrato contendo anatoxina-a(s) (CECA), quanto o triclorfon (Tn) inibiu a atividade da acetilcolinesterase (AChE). Além disso, o CECA provocou mudança no padrão locomotor de baratas caracterizado pela diminuição na distância percorrida, aumentando a frequência e a duração dos episódios de imobilidade de maneira similar ao observado com o organofosforado triclorfon (Tn). O CECA também induziu o aumento na atividade de grooming de pernas, mas não na atividade de grooming de antenas, similarmente ao efeito do Tn. O CECA e Tn induziram cronotropismo negativo no coração do inseto. Também foi constatado que o CECA, Tn e neostigmina induziram bloqueio neuromuscular em preparações in vivo da barata da espécie Nauphoeta cinerea. Por outro lado, o jaburetox (Jbtx), um peptídeo inseticida derivado da urease de Canavalia ensiformis, não possui mecanismo de ação elucidado, apesar de interagir com o sistema nervoso de insetos. Nesse trabalho foram empregados protocolos comportamentais, eletromiográficos e eletrofisiológicos para identificar os alvos celulares e moleculares envolvidos na entomotoxicidade do Jbtx em baratas e gafanhotos. O Jbtx causou alteração no comportamento locomotor dos insetos caracterizado por uma diminuição significativa na distância percorrida, seguida por um aumento no tempo de imobilidade em N. cinerea. O Jbtx aumentou a atividade de grooming de pernas e antenas. Jbtx também induziu bloqueio neuromuscular in vivo e cardiotoxicidade em N. cinerea caracterizado pela diminuição da frequência cardíaca das baratas. Registros dos potenciais de ação do músculo e do nervo periférico de gafanhotos da espécie Locusta migratoria demonstraram que o Jbtx aumenta a amplitude dos potenciais de ação do nervo, sem alterar o perfil muscular. Análises de voltage clamp em Xenopus laevis heterologamente expressados com canais de sódio voltagem-dependentes de Blatella germanica do tipo BgNaV 1.1, demonstraram que o Jbtx aumenta a amplitude das correntes de sódio. O conjunto de dados inéditos obtidos nesse trabalho deverá contribuir de maneira decisiva melhorando a efetividade da análise dentro da avaliação de risco ambiental para os compostos estudados, contribuindo com a otimização dos processos de detecção e descontaminação ambiental. Não obstante, devido ao inerente contexto biotecnológico desse trabalho, as toxinas aqui estudadas poderão em um futuro próximo serem empregadas como protótipos para o desenvolvimento de novas drogas ou pesticidas de origem natural.

Solvente orgânico é uma denominação para um grupo de substâncias químicas orgânicas que são muito utilizadas em processos industriais. Dentre estes produtos, destaca-se a gasolina, que apresenta uma composição variável de compostos e solventes, mas consiste basicamente de hidrocarbonetos aromáticos. O tolueno é um dos solventes orgânicos presentes na gasolina, o qual possui elevado grau de volatilidade, sendo absorvido principalmente por via pulmonar, conseguindo atingir o sistema nervoso central e promover ação tóxica, entretanto, a especificidade dos mecanismos envolvidos é pouco explorada. O presente trabalho buscou avaliar o efeito da exposição por via aérea ao tolueno no modelo alternativo Caenorhabditis elegans, a fim de validar o modelo e elucidar mecanismos de toxicidade deste solvente valendo-se das vantagens deste modelo animal. Foram usados nematoides do tipo selvagem N2 e as cepas mutantes EG1285, LX929 e MD701. Vermes no primeiro ou quarto estágio larval foram expostos ao tolueno por 24-48 horas em uma câmara fechada, desenvolvida pelo laboratório, nas concentrações de 450, 850, 1.250 e 1.800 ppm. Após 24-48 horas de exposição foram efetuadas as análises, visando avaliar os parâmetros de letalidade, desenvolvimento, reprodução, fertilidade e neurotoxicidade. Observamos um aumento na mortalidade, sendo a CL50 calculada para a exposição volátil 1.340 ppm; também evidenciamos um atraso no desenvolvimento significativo à medida que a concentração de tolueno aumentou. Foi evidenciado um aumento significativo nos eventos apoptóticos nas células de linhagem germinativa nas concentrações de 450 e 850 ppm, o que corroborou com a redução da taxa reprodutiva causada pelo tolueno. Avaliando parâmetros neurocomportamentais, encontramos que o tolueno promoveu uma diminuição significativa nos movimentos de locomoção em todas as concentrações utilizadas. Para caracterizar o efeito neurotóxico do tolueno, comprovamos que nas concentrações de 1.250 e 1.800 ppm o tolueno promoveu uma redução na intensidade da fluorescência de neurônios GABAérgicos e colinérgicos, sugerindo dano nestes neurônios. Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que o tolueno apresentou uma significativa toxicidade em C. elegans, através da indução de apoptose e neurotoxicidade. Organic solvent is a name for a group of organic chemicals that are widely used in industrial processes. Among these products, gasoline has a variable composition of compounds and solvents, but basically consists of aromatic hydrocarbons. Toluene is one of the organic solvents present in gasoline, which has a high degree of volatility, being absorbed mainly by the pulmonary route and reaches the central nervous system promoting toxic action; however, the specificity of the mechanisms involved is little explored. The present work aimed to evaluate the effect of inhalation exposure to toluene in the alternative model Caenorhabditis elegans, in order to validate the model and elucidate the mechanisms of toxicity of this solvent using the advantages of the animal model. N2 wild-type nematodes and the mutant strains EG1285, LX929 and MD701 were used. Worms in the first or fourth larval stage were exposed to toluene for 24-48 hours in a laboratory-developed closed chamber at concentrations of 450, 850, 1,250 and 1,800 ppm. After 24-48 hours of exposure, the analyses were carried out to evaluate the parameters of lethality, development, reproduction, fertility and neurotoxicity. We observed an increase in mortality, the LC50 being calculated for the volatile exposure 1,340 ppm; we also showed a significant developmental delay as we increased the concentration of exposure to toluene. A significant increase in the apoptotic events in germline cells was evidenced, only at the concentrations of 450 and 850 ppm, which corroborated with the reduction of the reproductive rate caused by toluene. Evaluating neurobehavioral parameters, it was found that toluene promoted a significant decrease in locomotion movements at all concentrations used. To characterize the neurotoxic effect of toluene, we found that at concentrations of 1,250 and 1,800 ppm toluene promoted a reduction in the fluorescence intensity of GABAergic and cholinergic neurons, suggesting neuronal damage. Based on the results obtained, we can conclude that toluene presented a significant toxicity in C. elegans through the induction of apoptosis and neurotoxicity.

O Brasil é um dos maiores consumidores de agrotóxicos do mundo, sendo o herbicida glifosato o princípio ativo mais vendido no país em mais de 40 formulações comerciais. Essas formulações apresentam além do princípio ativo substâncias chamadas de ingredientes inertes as quais são utilizadas para melhorar suas propriedades químicas e físicas, ampliando seu potencial de ação, mas que não possuem atividade agroquímica. A discriminação dessas substâncias não consta nos rótulos, tornando difícil sua avaliação. Este trabalho buscou avaliar a toxicidade das formulações à base de glifosato Roundup® DI (líquido) (RDI) e Roundup® WG (granulado) (RWG), e de surfactantes utilizados como adjuvantes nas formulações de glifosato, polioxietileno amina (POEA) 05 e 15, bem como uma mistura de ingrediente ativo + surfactantes (MIX) no organismo Caenorhabditis elegans, a fim de estabelecer uma relação causa x efeito. Os vermes (L1) foram expostos em meio líquido durante 30 minutos a diferentes concentrações do ingrediente ativo (glifosato em sal de monoisopropilamina), RDI, RWG, POEA 05 ou POEA 15. Após, os vermes foram transferidos para um meio sólido, onde a exposição continuou por mais 48 horas (exposição crônica). Foram avaliadas após 48h a taxa de sobrevivência, tamanho do corpo, tamanho da ninhada, produção de ROS e níveis de ATP. A formulação RWG e o POEA 15 não mostraram toxicidade nos parâmetros avaliados, enquanto RDI e POEA 05 aumentaram a taxa de mortalidade nas concentrações a partir de 0.075 e 0.05% respectivamente, causaram alterações no desenvolvimento dos vermes de modo dependente da concentração 0.04 e 0.06% respectivamente. As formulações RDI, os surfactantes POE 05 e 15 e o MIX induziram a formação de ROS. Quando os animais foram expostos ao MIX não houve intensificação da toxicidade, o que indica que a toxicidade do RDI não se deve apenas à presença do surfactante POEA 05. A formulação Roundup® DI e o surfactante POEA 05 foram mais tóxicos que o princípio ativo per se, indicando que a presença de ingredientes inertes aumentam a toxicidade das formulações e, portanto, precisam ser melhor estudadas e melhor descritas nos rótulos dos agrotóxicos. Brazil is one of the largest consumers of pesticides in the world, the herbicide glyphosate being the most sold active ingredient in the country in more than 40 commercial formulations. These formulations present in addition to the active principle substances called inert ingredients which are used to improve their chemical and physical properties, increasing their action potential, but which do not have agrochemical activity. Discrimination of these substances is not on labels, making it difficult to assess them. This work aimed to evaluate the toxicity of formulations based on glyphosate Roundup® DI (liquid) (RDI) and Roundup® WG (granules) (RWG), and of urfactants used as adjuvants in formulations of glyphosate, polyoxyethylene amine (POEA) 05 and 15 as well as a mixture of active ingredient + surfactants (MIX) in the body Caenorhabditis elegans in order to establish a cause-effect relationship. The worms (L1) were exposed in liquid medium for 30 minutes at different concentrations of the active ingredient (glyphosate in monoisopropylamine salt), RDI, RWG, POEA 05 or POEA 15. The worms were then transferred to a solid medium where the exposure continued for another 48 hours (chronic exposure). The survival rate, body size, litter size, ROS production and ATP levels were evaluated after 48h. The RWG formulation and POEA 15 showed no toxicity in the evaluated parameters, whereas RDI and POEA 05 increased the mortality rate at concentrations of 0.075 and 0.05%, respectively, causing changes in the development of worms in a concentration dependent manner 0.04 and 0.06% respectively. RDI formulations, POE 05 and 15 surfactants and MIX induced ROS formation. When the animals were exposed to MIX there was no intensification of the toxicity, indicating that RDI toxicity is not due solely to the presence of POEA 05 surfactant. The Roundup® DI formulation and POEA 05 surfactant were more toxic than the active ingredient per indicating that the presence of inert ingredientes increases the toxicity of the formulations and therefore needs to be better studied and better described on pesticide labels.

Os pesticidas nos garantem uma alta produtividade na agricultura, mas os custos a longo prazo se mostraram muito altos. A intoxicação aguda e crônica de seres humanos e animais, a contaminação do solo, da água e dos alimentos são consequências da demanda atual e das vendas desses produtos. Sucessos comerciais, com altas vendas globais, como o glifosato, ilustram esse cenário. Além disso, pesticidas, como o glifosato, são vendidos em formulações comerciais que possuem ingredientes inertes, substâncias com composição e proporção desconhecida. Diante desse cenário, são necessários estudos toxicológicos que investigam a composição e a interação entre o princípio ativo e os inertes. O seguinte trabalho propôs estudos de toxicologia comparativa entre o glifosato e sua formulação comercial usando o modelo alternativo Caenorhabditis elegans. Vermes foram primeiro expostos em meio líquido durante 30 minutos a diferentes concentrações do ingrediente ativo (glifosato em sal de monoisopropilamina) e sua formulação comercial. No final deste período, os vermes foram transferidos para um meio sólido, onde a exposição continuou por mais 48 horas. A capacidade reprodutiva foi avaliada através do tamanho da ninhada, análise morfológica de ovócitos e através da cepa MD701 (bcIs39), que permite a visualização de células germinativas na apoptose. Além disso, a composição de metais potencialmente tóxicos na formulação comercial também foi analisada por ICP-MS. Apenas a formulação comercial de glifosato apresentou efeitos negativos significativos sobre o tamanho da ninhada, comprimento do corpo, tamanho do ovócito e o número de células apoptóticas. A análise de metais mostrou a presença de Hg, Fe, Mn, Cu, Zn, As, Cd e Pb na formulação comercial. Em conjunto, esses resultados trazem luz ao desconhecido, que é a composição de metais das formulações comerciais de pesticidas. Por fim, demonstramos no modelo C. elegans que a adição de ingredientes inertes aumentou o perfil tóxico do ingrediente ativo glifosato. Pesticides guarantee high productivity in agriculture, but the long-term costs have proved too high. Acute and chronic intoxication of humans and animals, contamination of soil, water and food are the consequences of the current demand and sales of these products. Commercial successes, with high global sales, like glyphosate illustrate this scenario. In addition, pesticides such as glyphosate are sold in commercial formulations which have inert ingredients, substances with unknown composition and proportion. Faced with this scenario, toxicological studies that investigate the composition and interaction between the active principle and the inerts are necessary. The following work proposed comparative toxicology studies between glyphosate and its commercial formulation using the alternative model Caenorhabditis elegans. Worms were first exposed in liquid medium for 30 minutes at different concentrations of the active ingredient (glyphosate in monoisopropylamine salt) and its commercial formulation. At the end of this period, worms were transferred to a solid medium, where exposure continued for another 48 hours. Reproductive capacity was evaluated through brood size, morphological analysis of oocytes and through the MD701 strain (bcIs39), which allows the visualization of germ cells in apoptosis. In addition, the metal composition in the commercial formulation was also analyzed by ICP-MS. Only the commercial formulation of glyphosate showed significant negative effects on brood size, body length, oocyte size, and the number of apoptotic cells. Metal analysis showed the presence of Hg, Fe, Mn, Cu, Zn, As, Cd and Pb in the commercial formulation. Taken together, these results bring light to the unknown, which is the metal composition of commercial pesticide formulations. Finally, we demonstrated within the C. elegans model that the addition of inert ingredients increased the toxic profile of the active ingredient glyphosate.

Compostos orgânicos de Selênio possuem diversas atividades farmacológicas já descritas, como atividade anti-inflamatória e antitumoral, principalmente devido aos seus efeitos antioxidantes. Por serem promissores na farmacologia, as sínteses desses compostos tem aumentado significativamente. Como muitas novas moléculas são sintetizadas o uso de um modelo simples como Caenorhabditis elegans é altamente vantajoso para avaliação inicial da toxicidade e do potencial terapêutico destas moléculas. O objetivo desse estudo foi avaliar a toxicidade e o potencial antioxidante de três compostos Arilselanil-alquil-1,2,3-triazois em C. elegans. Os animais foram expostos aos compostos em meio liquido por apenas 30 minutos no primeiro estagio larval (L1). Os compostos testados não apresentaram efeitos tóxicos nas concentrações testadas (1μM-1000 μM) em C. elegans. O tratamento com os Arilselanil-alquil-1,2,3-triazois (10 μM) reverteu parcialmente o estresse induzido pelo pesticida paraquat (1 mM), uma toxina mitocondrial. Apenas o composto SeTz-2 (10 μM) aumentou parcialmente a sobrevivência dos vermes tratados com H2O2 (0,5 mM). Os compostos também aumentaram a longevidade dos vermes mutantes mev-1, que possuem um reduzido tempo de vida pela produção em excesso de EROs na mitocôndria causada por uma alteração no complexo 2 da cadeia transportadora de elétrons. Além disso, os compostos reduziram os níveis de espécies reativas de oxigênio determinados pelo probe fluorescente H2DCF-DA bem como também reduziram a atividade da enzima catalase nesses animais mutantes. Baseado nos resultados encontrados é possível concluir que os compostos Arilselanil-alquil-1,2,3-triazois possuem atividade antioxidante principalmente em condição de estresse oxidativo mitocondrial em C. elegans. Organic selenium molecules have many described pharmacological activities, such as anti-inflammatory and anti-tumoral, which are mainly due to their antioxidant effects. As they are promising pharmacological agents, their synthesis has grown significantly. Once many new molecules synthesized every day, the use of a simple animal model, such as the Caenorhabditis elegans, is highly valuable for initial toxicity and pharmacological potential evaluation of these molecules. The goal of this study was to evaluate the toxicity and the antioxidant capacity of three arylselanyl-alkyl-1,2,3-triazoles in C. elegans. The animals were exposed to the molecules in liquid media for 30 minutes at the first larval stage (L1). There were no toxic effects over animals’ viability within the range of tested concentrations (1μM-1000 μM). Exposure to 10 μM of arylselanyl-alkyl-1,2,3-triazoles has partially reversed the stress induced by the pesticide paraquat (1 mM), which is a mitochondrial toxin. Only SeTz-2 (10 μM) improved the viability of the animals exposed to H2O2 (0,5 mM). The arylselanyl-alkyl-1,2,3-triazoles also improved mev-1 mutants’ lifespan, which is normally decreased by excessive mitochondrial ROS production due to an alteration in a subunit of their mitochondrial complex 2. Also, the molecules were able to reduce ROS levels measured by the fluorescent probe H2DCF-DA, as well as they also reduced catalase enzyme’ activity. Based on our findings, it is possible to suggest that these molecules have antioxidant activity in C. elegans, mainly when facing mitochondrial oxidative stress.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The chronic pain is a global public health problem and its pharmacological management is still unsatisfactory. The identification of novel molecules to effectively treat chronic pain states remains a major objective in biomedical research. Despite the efforts toward the investigation of novel compounds some limitations related to unfavorable physicochemical characteristics delay their clinical application. The bis(p-methoxyl diphenyl) diselenide [(OMePhSe)2] is an organoselenium compound that elicits antinociceptive action in different animal models of pain but has physicochemical limitations. In view of such condition, technological approaches would be more appropriated in view of overcoming these restrictions and maximizing the (OMePhSe)2 pharmacological potential. In this sense, the nanotechnology field has received special attention because of the benefits that are achieved by encapsulating molecules into nanocarriers system, such as polymeric nanocapsules. Thus, this thesis had as objectives the (OMePhSe)2 polymeric nanocapsules formulation development and characterization, compound tissue biodistribution profile as well as in vitro and in vivo toxicological assessment. Besides, the possible pharmacological potential of the formulations was investigated using animal models of acute, inflammatory and neuropathic pain. The Ethical Research Committee of Federal University of Santa Maria approved all experimental procedures carried out in the present study, which are register under the number 1446300315/2015. The Article 1 demonstrated that the (OMePhSe)2 polymeric nanocapsules formulation (poly(Ɛ-caprolactone)+medium chain triglycerides) had appropriated physicochemical characteristics (nanometric size, low polydispersity values, negative zeta potential and neutral pH values), high encapsulation efficacy and chemical stability. The formulation had low toxicological potential in both in vitro (hemolysis assay) and in vivo experiments, which was evaluated using a repeated administration schedule (25 mg/kg/day during 7 days, by the intragastric route). Furthermore, the (OMePhSe)2 incorporation into nanocapsules increased the compound biodistribution profile (kidneys, liver and plasma) in comparison to its free form, suggesting an improvement in its oral bioavailability. In Article 2, the experiments further physicochemically characterized the (OMePhSe)2 nanocapsules (spherical shape and high thermal stability) and demonstrated that the compound nanoencapsulation positively influenced in its pharmacological profile. The hot-plate test was used to assess the (OMePhSe)2 antinociceptive action, which was increased and prolonged by its incorporation into the nanostructures regardless the administration route (intragastric, intraperitoneal and subcutaneous) and regimen schedule (single or repeated administration), suggesting that the expanded tissue (OMePhSe)2 biodistribution profile provided by its nanoencapsulation could improve the pharmacological action. Following, the Manuscripts 3 and 4 investigated the (OMePhSe)2 effectiveness in animal models of inflammatory pain induced by complete Freund’s adjuvant and neuropathic pain induced by the partial sciatic nerve ligation. The compound nanoencapsulation improved and prolonged its anti-hypernociceptive action in the von Frey hair test (Manuscripts 3 and 4). The nanoencapsulation also provided superior anti-inflammatory effect in comparison to the free compound form. The (OMePhSe)2 nanocapsules reduced the paw edema, attenuated the histological impairments and restored the increased myeloperoxidase activity (Manuscript 3). Moreover, these studies revealed that the (OMePhSe)2 treatment, independent of the compound form, restored the mitogen-activated protein kinase pathway activation (p38, ERK1,2 and JNK) (Manuscripts 3 and 4), and the increase in the inflammatory (iNOS, COX-2, Nf-κB, IL-1β and TNF-α)(Manuscripts 3 and 4) and apoptotic proteins content (PARP, bax and bcl-2) (Manuscript 4) evaluated by western blotting technique in samples of cerebral cortex. Therefore, the results of this thesis clearly contemplates an innovative and promising approach to future studies toward the (OMePhSe)2 therapeutic application in the management of pain and inflammatory diseases. A dor crônica é um problema de saúde pública mundial, cujo controle representa prioridade terapêutica de extrema importância. Atualmente, o tratamento farmacológico é em muitos casos limitado e insuficiente, além de causar muitos efeitos adversos. Com o intuito de suprir tal carência no mercado farmacêutico, diversas moléculas são investigadas, porém, em algumas situações a substância apresenta limitações que dificultam a evolução dos estudos para etapas mais avançadas. A exemplo disso, o disseleneto de bis (p-metoxifenila) [(OMePhSe)2] exerce atividade farmacológica já reportada em diferentes modelos animais de dor, no entanto, suas características físico-químicas são desfavoráveis. Para contornar isso, existem recursos no campo da tecnologia farmacêutica que visam o aprimoramento destas características, como é o caso da nanotecnologia, através dos nanocarreadores de moléculas, entre eles as nanocápsulas poliméricas. Dessa forma, esta tese teve como objetivos desenvolver e caracterizar uma formulação de nanocápsulas poliméricas contendo (OMePhSe)2, além de analisar o perfil de biodistribuição tecidual e o potencial toxicológico e farmacológico do composto incorporado na formulação em modelos animais de dor aguda, inflamatória e neuropática. Os protocolos aqui descritos foram aprovados pelo Comitê de Ética no Uso de Animais da Universidade Federal de Santa Maria, sob o número 1446300315/2015. No artigo 1, a formulação de nanocápsulas poliméricas contendo (OMePhSe)2 (poli-epsilon-caprolactona + óleo de triglicerídeos de cadeia média) apresentou características físico-químicas condizentes com um sistema nanoestruturado (tamanho de partícula na faixa nanométrica, baixo índice de polidispersão, potencial zeta negativo, pH neutro), além de alta eficiência de encapsulamento, elevada estabilidade química e baixo potencial toxicológico, o qual foi avaliado tanto in vitro, através do teste de hemólise, quanto in vivo, utilizando um protocolo de administração repetida (25 mg/kg, pela via intragástrica, 7 dias/1 vez ao dia) em camundongos Swiss. A incorporação do composto nas nanocápsulas ampliou a biodistribuição tecidual em comparação com a forma livre, sugerindo um aumento na biodisponibilidade do (OMePhSe)2 quando administrado pela via intragástrica em camundongos. No artigo 2, as características físico-químicas do sistema de nanocápsulas foram confirmadas (tamanho nanométrico, formato esférico e alta estabilidade térmica), e também foi demonstrado através da análise comportamental que a incorporação do (OMePhSe)2 nas nanocápsulas impactou positivamente no perfil farmacológico da molécula. A ação antinociceptiva do composto no teste de nocicepção térmica da chapa quente foi aumentada e prolongada pela sua incorporação nas nanoestruturas, e tal efeito permaneceu independente da via de administração avaliada (intragástrica, intraperitoneal e subcutânea) e do regime de tratamento utilizado (agudo ou repetido), sugerindo que o aumento da biodistribuição tecidual promovido pela formulação aprimora a ação farmacológica do composto em camundongos. Na sequência, os Manuscritos 3 e 4 investigaram o efeito do (OMePhSe)2 livre e nanoencapsulado em modelos animais de dor inflamatória induzida pelo adjuvante completo de Freund e dor neuropática induzida pela constrição parcial do nervo ciático, respectivamente. A forma nanoencapsulada não somente apresentou efeito anti-hipernociceptivo mais duradouro, evidenciado através do teste dos filamentos de von Frey (Manuscritos 3 e 4), como também teve efeito superior na diminuição do edema da pata assim como nas alterações histológicas e na atividade da enzima mieloperoxidase, o que sugere que a incorporação do (OMePhSe)2 nas nanocápsulas potencializa sua ação anti-inflamatória em camundongos (Manuscrito 3). Ainda, estes trabalhos demonstraram que o tratamento com o composto reverteu em nível de córtex cerebral a ativação de proteínas da família das quinases ativadas por mitógeno (p38, ERK1,2 e JNK) (Manuscritos 3 e 4) assim como o aumento de proteínas relacionadas com o processo inflamatório (iNOS, COX-2, Nf-κB, IL-1β eTNF-α) (Manuscritos 3 e 4) e com a apoptose celular (PARP, bax e bcl-2) (Manuscrito 4). Assim, o conjunto de resultados dessa tese de doutorado claramente contempla uma proposta inovadora e promissora para futuros estudos visando a aplicação das nanocápsulas de (OMePhSe)2 para fins terapêuticos, em especial no que diz respeito ao tratamento da dor.

A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença paralisante e fatal caracterizada por degeneração e morte dos neurônios motores que é geralmente fatal dentro de cinco anos após diagnóstico e sem tratamento eficaz atual. Aproximadamente 10% dos casos de ELA são familiares (ELAf) e cerca de 20% de ELAf estão associados a mutações no gene superóxido dismutase 1 (sod1). Em busca de modelos experimentais alternativos que possam substituir e oferecer novas possibilidades de ensaio de toxicidade xenobiótica, o nematóide Caenorhabditis elegans foi considerado favorável como um valioso organismo bioindicador. Utilizando cepas transgênicas de C. elegans como modelo ELA HA2619, HA2622, HA2425, HA2426 testamos diferentes compostos para avaliar sua eficácia nas alterações resultantes da mutação em modelo da ELA. Foram testados trealose (5 mM) com vitamina E (200 μg/mL) e os compostos orgânicos (1 μM) 4-fenilselanil-7-cloroquinolina (PSQ) e 4-feniltellanil-7-cloroquinolina (PTQ). Nenhum dos tratamentos testados apresentou resultados positivos para o aumento da longevidade ou diminuição na paralisia, o que nos levou a questionar se os tratamentos podem ter desencadeado um aumento dos sintomas e consequentemente uma piora nos vermes. Também observamos que o tratamento com os compostos orgânicos contra o dano oxidativo causado pelo peróxido de hidrogênio (0,6 mM) não foi revertido. Em nossas perspectivas, mais estudos são necessários para encontrar terapias que podem prolongar a longevidade e diminuir ou retardar a paralisia. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal paralytic disorder characterized by degeneration of motorneuron which is generally fatal within five years of diagnosis and with no current effective treatment. Approximately 10% of the ALS cases are familial ALS (fALS) and about 20% of fALS are associated with mutations in the superoxide dismutase 1 gene (sod1). Seeking for alternative experimental models that may substitute and offer new possibilities to assay xenobiotics toxicity, the nematode Caenorhabditis elegans has been found favorable as a valuable bioindicator organism. Using C. elegans transgenic strains as ALS model HA2619, HA2622, HA2425, HA2426 we tested compounds to evaluate the efficacy in treatment of ALS. Trehalose (5mM) with vitamin E (200μg/mL) and the organocompounds (1μM) 4-phenylselanyl-7-chloroquinoline (PSQ) and 4-phenyltellanyl-7-chloroquinoline (PTQ) were tested. None of the treatments tested positive for increased longevity or delayed or decreased paralysis, which led us to wonder if the treatments may have triggered an increase in symptoms and worsening of the worms. We also observed the treatment with the organocompounds against the oxidative damage caused by hydrogen peroxide (0.6mM) was not reversed. In our perspectives further studies are needed to find therapies that may prolong longevity and decrease or delay paralysis.

Metabolic syndrome (MetS) is a condition characterized by the presence of multiple cardiovascular risk factors such as hypertension, hyperglycemia, hyperlipidemia and abdominal obesity. The association of these factors provides pro-thrombotic and pro-inflammatory conditions, which contribute to the atherosclerosis process. Platelet aggregation and the immune-inflammatory response are governed by several mechanisms, including the purinergic signaling way extracellular adenine nucleotides (ATP, ADP, and AMP) and nucleoside. Extracellular levels of these molecules and the consequent control of purinergic signaling induced by them is performed by enzymes such as E-NTPDases (Ecto-nucleotide Triphosphate Difosfoidrolases), E-NPPs (Ecto-Nucleotide Pyrophosphatase/Phosphodiesterases), E-5'-nucleotidase and ADA (Adenosine Deaminase). Studies have shown that exercise training promotes the production of adenosine and controls the ATP and ADP levels, decreasing the harmful effects on the cardiovascular system. By comparison, it has been observed a series of beneficial actions and cardioprotective effects of exercise training on MetS. In this context, the aim of this study was to verify the effect of the regular practice of physical exercise on the activity of the purinergic enzymes in platelets and lymphocytes, as well as on platelet aggregation and inflammatory markers of the MetS patients. These parameters were evaluated in MetS patients (n = 38) at the time of diagnosis and after 30 weeks of a concurrent physical exercises plan, practiced 3 times a week. All parameters were also measured in a group of healthy subjects (n = 30) without exercise intervention. The obtained results demonstrated significant increase in the activity of the E-NTPDase, E-NPP and E-5'-nucleotidase enzymes, and decrease in the activity of the ADA enzyme in platelets of MetS patients, accompanied by an increase in platelet aggregation. Similarly, in lymphocytes, the E-NTPDase activity was increased and ADA activity was diminished, concomitant to an elevation in the levels of inflammatory markers in MetS group. On the other hand, the regular practice of exercise training was able to revert these changes at the end of the 30-weeks of training, returning the enzymatic activities to the basal level or close to it in both platelets and lymphocytes. Similarly, platelet aggregation, inflammatory markers and the anthropometric and biochemical parameters also returned to normal levels after the 30 weeks. After 15 weeks of the exercise training it was observed an improvement in the enzymatic activities in lymphocytes and in biochemical and inflammatory parameters of MetS patients, but the results did not reach basal levels. Thus, the results described here suggest that the purinergic enzymes have significant functions in SMet, with cardioprotective effects and participation in the control of metabolic imbalance; and their measure could serve as inflammatory, thrombotic and metabolic markers. Additionally, the regular exercise training plays important roles of metabolic regulation and anti-trombóticos and anti-inflammatory effects by modulating the activity of enzymes of the purinergic system in MetS. It is also concluded that the long-term and regular practice are essential to obtain the beneficial effects of exercise training on the MetS condition. A síndrome metabólica (SMet) é uma condição caracterizada pela presença de múltiplos fatores de risco cardiovasculares, como hipertensão, hiperglicemia, dislipidemia e obesidade abdominal. A associação desses fatores propicia condições pró-trombóticas e pró-inflamatórias, as quais contribuem para o processo da aterosclerose. A agregação plaquetária e a resposta imune-inflamatória são reguladas por diversos mecanismos, incluindo a sinalização purinérgica via nucleotídeos (ATP, ADP e AMP) e nucleosídeo de adenina extracelulares. Os níveis extracelulares destas moléculas são controlados por enzimas como as E-NTPDases (Ecto-nucleotídeo Trifosfato Difosfoidrolases), E-NPPs (Ecto-Nucleotídeo Pirofosfatase/Fosfodiesterases), E-5’-nucleotidase e a ADA (Adenosina Desaminase). Estudos têm demonstrado que o treinamento físico favorece a produção de adenosina e controla os níveis de ATP e de ADP, diminuindo os efeitos danosos sobre o sistema cardiovascular. Comparativamente, tem sido observado uma série de ações benéficas e de efeitos cardioprotetores do exercício físico na SMet. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi verificar o efeito da prática regular de exercícios físicos sobre a atividade das enzimas do sistema purinérgico em plaquetas e linfócitos, bem como sobre a agregação plaquetária e marcadores inflamatórios de pacientes com SMet. Esses parâmetros foram avaliados em pacientes com SMet (n=38) no momento do diagnóstico e após um plano de 30 semanas de exercícios físicos do tipo concorrente, praticado 3 vezes por semana. Todos os parâmetros também foram avaliados em um grupo de indivíduos saudáveis (n=30) sem intervenção física. Os resultados obtidos demonstraram significativo aumento na atividade das enzimas E-NTPDase, E-NPP e E-5’-nucleotidase, e diminuição na atividade da enzima ADA em plaquetas de pacientes com SMet, acompanhado de um aumento na agregação plaquetária. Semelhantemente, em linfócitos a atividade da E-NTPDase se mostrou aumentada e a atividade da enzima ADA diminuida, concomitante à elevação nos níveis dos marcadores inflamatórios na SMet. Por outro lado, a prática regular de exercícios físicos foi capaz de reverter essas alterações ao final das 30 semanas de treinamento, retornando as atividades enzimáticas para o nível basal ou próximo a ele tanto em plaquetas quanto em linfócitos. Da mesma forma, a agregação plaquetária, os marcadores inflamatórios e os parâmetros antropométricos e bioquímicos também retornaram aos níveis normais após as 30 semanas de intervenção. Após 15 semanas de treinamento físico foi observado uma melhora nas atividades enzimáticas em linfócitos e nos parâmetros bioquímicos e inflamatórios dos pacientes com SMet, porém os resultados não chegaram a atingir os níveis basais. Assim, os resultados descritos aqui sugerem que as enzimas do sistema purinérgico tenham significativas funções na SMet, com efeitos cardioprotetores e participação no controle do desequilíbrio metabólico; e suas dosagens poderiam servir como parâmetros inflamatórios, trombóticos e metabólicos. Já a prática regular de exercício físico desempenha importantes funções de regulação metabólica e efeitos anti-trombóticos e anti-inflamatórios, modulando, assim, a atividade das enzimas do sistema purinérgico na SMet. Conclui-se também que a prática regular e a longo prazo é essencial para a obtenção dos efeitos benéficos do exercício na condição da SMet.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Typical antipsychotics, commonly used to schizophrenia treatment, cause tardive dyskinesia in humans and orofacial dyskinesia (OD) in rodents. In the present work, we investigated the effects of resveratrol, a polyphenol with neuroprotective properties mainly found in red fruits and wine, on the behavioral alterations induced by acute and chronic treatment with fluphenazine in rats. Furthermore, we evaluated the effects of resveratrol on the enzyme monoaminoxidade (MAO) in vitro, in silico and the participation of MAO in OD. Thus, the first aim of the present study was to investigate the action of resveratrol (using a low dose), in an acute model of vacuous chewing movements (VCMs) induced by the administration of fluphenazine in rats. In this study, we observed that resveratrol, at a dose of 1 mg/kg administered 3 times a week during 21 days, reduced the prevalence of VCMs, but not the intensity of OD, represented by number of VCMs. The treatment with fluphenazine reduced the locomotor and exploratory activity in open field and the co-treatment with resveratrol protected partially. As some studies suggest that MAO enzyme is a possible target of resveratrol, the second aim was to evaluate the effects of resveratrol on MAO activity in vitro and in silico. Resveratrol inhibits both isoforms of MAO, however with a potency approximately of 28 times higher to MAO-A than MAO-B. The data from analyse of kinetic of inhibition of MAO in the presence of resveratrol showed an alteration in Vmax without alter the Km, indicating a non competitive profile of inhibition to MAO-A as well as MAO-B. Furthermore, a profile partially reversible to MAOA and completely reversible to MAO-B was obtained. In in silico study using the human enzyme, both isoforms of resveratrol interacted with the active site of enzyme avoiding the entry of substrate, the cis-resveratrol to MAOA, and the trans-resveratrol to MAO-B. Hydroxyl groups from resveratrol in the H-bonds of the enzymes can be responsible for the affinity with them. The third aim of this work was to investigate the effects of resveratrol, administered in drinking water at a dose of 20 mg/kg, in a chronic model of OD (126 days) induced by fluphenazine in rats, as well as evaluate if alterations on MAO activity could be involved in the possible protective effect of resveratrol. Fluphenazine reduced the body weight gain and the locomotor and exploratory activity of the animals and the co-treatment with resveratrol did not alter these parameters. The chronic treatment with fluphenazine increased the number of VCMs and the co-treatment with resveratrol reduced the intensity of VCMs. With regard to MAO, only the striatal activity of MAO-B in the group treated with fluphenazine decreased in relation to resveratrol group. In general, the results suggest that the tested doses of resveratrol were efficacious in reduce OD in rats. Besides resveratrol had inhibited the activity os MAO in vitro, it is probable that its effects were not dependents of a direct action of resveratrol on the activity of this enzyme. Os antipsicóticos típicos, comumente utilizados para o tratamento da esquizofrenia, causam discinesia tardia em humanos e discinesia orofacial (DO) em roedores. Neste trabalho, investigamos o efeito do resveratrol, um polifenol com propriedades neuroprotetoras encontrado principalmente em frutas vermelhas e no vinho tinto, sobre as alterações comportamentais induzidas por tratamento agudo e crônico com flufenazina em ratos. Além disso, avaliamos o efeito do resveratrol sobre a enzima monoaminoxidase (MAO) in vitro, in silico e a participação desta na DO. Com isto, o primeiro objetivo de nosso estudo foi investigar a ação do resveratrol (utilizando uma dose baixa), num modelo agudo de movimentos de mascar no vazio (MMV) induzido pela administração de flufenazina em ratos. Neste trabalho, observamos que o resveratrol, na dose de 1 mg/kg administrado 3 vezes na semana durante 21 dias, reduziu a prevalência dos MMV, mas não a intensidade da DO, representada pelo número de MMV. O tratamento com flufenazina reduziu a atividade locomotora e exploratória em campo aberto e o cotratamento com resveratrol protegeu parcialmente. Como alguns estudos sugerem que um dos possíveis alvos do resveratrol é a enzima MAO, o segundo objetivo foi avaliar o efeito do resveratrol sobre a atividade da MAO in vitro e in silico. O resveratrol inibiu ambas isoformas da MAO, porém com uma potência aproximadamente 28 vezes maior para a MAO-A do que para a MAO-B. Os dados da análise da cinética de inibição da MAO na presença do resveratrol demonstraram que houve alteração da Vmax sem alteração do Km, indicando um perfil de inibição do tipo não competitivo tanto para a MAO-A quanto para a MAO-B. Além disso, um perfil parcialmente reversível para MAO-A e completamente reversível para MAO-B foi obtido. No estudo in silico usando a enzima humana, ambas isoformas do resveratrol interagiram com o sítio ativo da enzima evitando a entrada do substrato, o cis-resveratrol para a MAO-A, e o trans-resveratrol para a MAO-B. Os grupos hidroxila do resveratrol formando ligações de hidrogênio com a enzima podem ser os responsáveis pela afinidade entre eles. O terceiro objetivo deste trabalho foi investigar o efeito do resveratrol, administrado na água de beber, na dose de 20 mg/kg, em um modelo crônico de DO (126 dias) induzida por flufenazina em ratos, bem como avaliar se a alteração na atividade da MAO poderia estar envolvida no possível efeito protetor do resveratrol. A flufenazina reduziu o ganho de peso e a atividade locomotora e exploratória dos animais e o co-tratamento com resveratrol não alterou estes parâmetros. O tratamento crônico com flufenazina aumentou o número de MMV e o co-tratamento com resveratrol reduziu a intensidade dos MMV. No que se refere à atividade da MAO, apenas a atividade da MAO-B no estriado do grupo tratado com flufenazina foi menor em relação ao grupo resveratrol. No geral, os resultados sugerem que as doses de resveratrol testadas foram eficazes em reduzir a DO em ratos. Embora o resveratrol tenha inibido a atividade da MAO in vitro, é provável que seus efeitos na DO não sejam dependentes de uma ação direta sobre a atividade da enzima.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The stone cruscher (Phyllanthus niruri), cat'sclaw (Uncaria tomentosa) and pennyroyal (Mentha pulegium)have been used by people to treat a variety of diseases associated with oxidative stress. In this study, we aimed to investigate the possible protective effects of aqueous and ethanolic extracts of Phyllanthus niruri, Uncaria tomentosa and Mentha pulegium against oxidative damage induced by tert-Butyl hydroperoxide (T-BHP) in human erythrocytes. The extracts (aqueous and ethanolic) of each plant (10-1000 μg/mL) was incubated in the presence and/or absence of the oxidative stress inducer, T-BHP (4 mM). Following exposure, oxidative stress parameters including lipid peroxidation, non-protein thiol (NPSH), osmotic fragility were assessed. Our results demonstrated that co-incubation of aqueous or ethanolic extract of P. niruri and U. tomentosa protect against T-BHP-induced peroxidation (i.e., TBARS formation) in human erythrocytes. However, extracts of both plants alone did not alter significantly the basal level of malondialdehyde when compared with the control (p > 0.05). M. pulegium also inhibited TBARS formation caused by T-BHP, which positively correlated with hemolysis and in some extend with NPSH. Besides, association of aqueous or ethanolic extract of M. pulegium with T-BHP potentiated NPSH oxidation and hemolysis of erythrocytesUnexpectedly, M. pulegium extracts significantly decreased NPSH levels when co-incubated with T-BHP. Similar unexpected results was the 100% hemolysis caused by P. niruri and U. tomentosa in the presence of T-BHP. . In conclusion, the co-treatment of aqueous and ethanolic extracts of P. niruri and U. tomentosa with T-BHP caused 100% hemolysis of human erythrocytes. Similarly, the association of aqueous and ethanolic extracts from M. pulegium with T-BHP left the erythrocytes more susceptible to hemolysis, which significantly correlated with NPSH oxidation, although it showed protective effect against lipid peroxidation induced by T-BHP.Taken together, our data shows for the first time the possible double face of these plants extracts. However, more studies are needed to further investigate and understand the mechanism(s) underlying the toxic effects resulting from the association of these plants extracts with the oxidative stressor, T-BHP. As plantas medicinais têm sido amplamente estudadas devido aos seus efeitos benéficos para a saúde humana, bem como, seus efeitos farmacológicos no tratamento e prevenção de diversas doenças. Historicamente, as plantas foram consumidas como agentes terapêuticos da cultura popular e como medicamento na medicina tradicional, devido à sua grande disponibilidade e baixo custo, com mínimos efeitos adversos. O quebra pedra (Phyllanthus niruri), a unha de gato (Uncaria tomentosa) e o poejo (Mentha pulegium) têm sido usados por pessoas para tratar uma variedade de doenças associadas ao estresse oxidativo. Neste estudo, o objetivo foi investigar in vitro os possíveis efeitos protetores do extrato aquoso e etanólico de caules e folhas destas plantas frente a toxicidade induzida pelo terc-butil hidroperóxido (T-BHP) em eritrócitos humanos. Os extratos aquoso e etanólico de cada planta (10-1000 μg / ml) foram incubados na presença e/ou ausência do indutor de estresse oxidativo, t-BHP (4 mM). Após a exposição, parâmetros de estresse oxidativo, incluindo a peroxidação lipídica, tiol não proteico (NPSH) e fragilidade osmótica foram avaliados. Nossos resultados demonstraram que a co-incubação do extrato aquoso ou etanólico de P. niruri e U. tomentosa protegem contra a peroxidação lipídica induzida por T-BHP em eritrócitos humanos. Os mesmos não alteraram de forma significativa o nível do malondialdeído quando comparado ao controle. M. pulegium também inibiu a formação de TBARS causado por T-BHP, positivamente correlacionada com hemólise e em certa medida com NPSH. Além disso, foi observado que tanto o extrato aquoso como o etanólico de M. pulegium, quando associado ao T-BHP, potencializaram a oxidação de NPSH e hemólise de eritrócitos. Inesperadamente, extratos de M. pulegium diminuíram significativamente os níveis de NPSH quando co-incubados com o T-BHP. Similarmente, resultados inesperados foram os 100% de hemólise causados por P. niruri e U. tomentosa na presença de T-BHP. Concluindo, a associação dos extratos aquoso ou etanólico de folhas e caules de P. niruri, U. tomentosa e M. pulegium com t-BHP fazem com que os eritrócitos fiquem mais propensos à hemólise, que foi significativamente correlacionado com oxidação NPSH, além de efeito protetor contra TBARS induzidas por T-BHP. No entanto, mais estudos são necessários para investigar e entender o mecanismo (s) subjacente aos efeitos tóxicos resultantes da associação destas plantas com o estressor oxidativo, T-BHP.

Humans have been using medicinal plants for centuries as preventive or curative agents. In Brazil, the use of plants in the treatment of diseases is influenced by Indigenous, African and European cultures. Among these plants are Lantana camara and L. montevidensis commonly known as camará-de-cheiro and chumbinho , respectively. They are used in the North-eastern part of Brazil as tonic sudorific and febrifuge agent. They are also used against, coughs, bronchitis, rheumatism, asthma, ulcer and microbial infections. Considering that there is limited therapy against Leishmaniasis and Trypanosomiasis, due to drugs resistance, the knowledge of the pharmacology of plants extracts can constitute a prerequisite for the development of alternative drugs against these parasitic diseases. In this context, the essential oil extracted by hydrodistillation of L. camara leaf was tested against Leishmania braziliensis and Trypanosoma cruzi. Although both plants are used for the same purpose, there is limited information regarding the potential toxicity and antioxidant activity of L. montevidensis. Thus, we aimed to investigate the genotoxicity and cytotoxicity of ethanolic (EtOH) and aqueous extracts from the leaves of L. montevidensis in human leukocytes, as well as its possible interaction with membranes from human erythrocytes in vitro. The antioxidant activity of both extracts was also investigated. The results demonstrated that the essential oil composition of L. camara analyzed by gas chromatography mass spectrometry (GC/MS) showed a large amount of (E)-caryophyllene (23.75%), biciclogermacrene (15.80%), sesquiterpene (11.73%), terpinolene (6.1%), and sabinene (5.92%). The essential oil of L. camara inhibited T. cruzi and L. braziliensis with IC50 of 201.94 μg/mL and 72.31 μg/mL, respectively. L. camara essential oil was toxic to NCTC929 fibroblasts at 500 μg/mL (IC50 = 301.42 μg/mL). These results corroborate each other and can be explained at least in part, by the presence of some chemical constituents in the oil. The results suggest that L. camara essential oil can be an important source of therapeutic agents for the development of alternative drugs against parasitic diseases. HPLC analysis of EtOH and aqueous extracts of L. montevidensis showed chlorogenic acid and quercetin as main components in EtOH extract, whereas, caffeic and chlorogenic acids were the major phenolic acids in the aqueous extract. It was observed that treatment of human leukocytes with EtOH and aqueous extracts of L. montevidensis (1-480 μg/mL) did not affect the osmotic fragility of human erythrocytes and DNA damage index, but, promoted cytotoxicity at higher concentrations (240-480 μg/mL). Regarding the antioxidant activity, the extracts scavenged DPPH radical and prevented Fe2+-induced lipid peroxidation in rat brain and liver homogenates, and this action was likely not attributed to iron (II) chelation. These results justify at least in part the use of this plant in folk medicine and suggests that caution should be made regarding its dosage or frequency use. All together, it is hoped that these results would contribute significantly to the knowledge about the phytoconstituents and biological activity of these species. This finding could be of immense importance for the region by obtaining new natural medicines from biodiversity and consequent improvement in quality of Brazilian life s. Acredita-se que a utilização de plantas medicinais como terapia curativa e preventiva seja tão antiga quanto o próprio homem. No Brasil, a utilização de plantas no tratamento de doenças apresentam influências da cultura indígena, africana e européia. Algumas dessas plantas, como o camará-de-cheiro (Lantana camara) e o chumbinho (Lantana montevidensis), são utilizadas no Nordeste como agentes tônicos, sudoríferos e febrífugos, contra tosses, bronquites, reumatismo, asma, úlcera e infecções microbianas. Considerando a não existência de tratamento eficiente contra leishmaniose e tripanossomíase devido à resistência às drogas usadas, o pouco conhecimento sobre a toxicidade de plantas para uso medicinal, este estudo pode contribuir para o desenvolvimento de terapias alternativas no tratamento dessas doenças parasitárias. Neste contexto, o óleo essencial extraído por hidrodestilação das folhas de L. camara foi testada contra a Leishmania braziliensis e Trypanosoma cruzi. Adicionalmente, apesar do fato que as duas plantas são utilizadas para as mesmas finalidades, pouco é conhecido sobre as atividades biológicas da L. montevidensis, em particular, a respeito a sua toxicidade e seu potencial antioxidante. Desta forma, outro objetivo desta tese era investigar a genotoxicidade e citotoxicidade de extratos etanólicos (EtOH) e aquosos das folhas de L. montevidensis em leucócitos humanos, bem como a sua possível interação com membranas de eritrócitos humanos in vitro. A atividade antioxidante de ambos os extratos também foi investigado. Os resultados demonstraram que a composição do óleo essencial de L. camara analisado por cromatografia gasosa por espectrometria de massa (GC/MS) revelou a presença de (E)-cariofileno (23,75%), biciclogermacrene (15,80%), germacreno D (11,73%), terpinoleno (6,1%), e sabineno (5,92%). O óleo essencial de L. camara inibiu T. cruzi e L. braziliensis com IC50 de 201,94 μg/mL e 72,31 μg/mL, respectivamente. O óleo essencial de L. camara foi tóxico para os fibroblastos NCTC929 em 500 μg/mL (IC50 = 301,42 μg/mL). Esses resultados corroboram entre si e, pelo menos em parte, explicado pela presença dos constituintes presente no óleo essencial. Tomados em conjunto, os nossos resultados sugerem que o óleo essencial de L. camara pode ser uma importante fonte de agentes terapêuticos para o desenvolvimento de medicamentos alternativos contra doenças parasitárias. A análise de HPLC-DAD dos extratos EtOH e extratos aquosos de L. montevidensis identificou ácido clorogênico e quercetina como os principais componentes para EtOH, enquanto os ácidos caféicos e clorogênicos foram os principais ácidos fenólicos no extrato aquoso. Nos ensaios de citotoxicidade, de fragilidade osmótica de eritrócitos humanos e viabilidade celular em ensaio cometa, os extratos EtOH e extratos aquosos de L. montevidensis (1-480 μg/mL) não demonstraram efeitos toxicos e não afetaram o índice de danos no DNA, porém, promoveram citotoxicidade nas maiores concentrações (240-480 μg/mL). Para a atividade antioxidante, os extratos foram capazes de sequestrar o radical DPPH e inibir a peroxidação lipídica induzida pelo Fe2+ (10 μM) em homogenados de cérebro e fígado de rato e, esta ação parece não ser atribuída a quelação de ferro (II). Estes resultados justificam pelo menos em parte o uso popular desta planta na medicinal tradicional e sugerem que cuidado deve ser tomado quanto a sua dosagem ou frequencia de uso. Contudo, espera-se que estes resultados possam contribuir significativamente com o conhecimento fitoquímico e atividade biológica destas espécies. Isto poderá ser de extrema importância para a região na obtenção de novos fármacos naturais, e consequentemente melhoria da qualidade de vida dos brasileiros.

Medicinal plants have long been used in traditional medicine for the treatment of various diseases, especially because they have low cost and lower toxicity compared to synthetic drugs. The pharmaco-toxicological interest of these products have generated considerable interest to the scientific community. In this context, species of Lamiaceae family deserve particular importance not only because of their applicability in food industry and cosmetics, but also due to their ethnopharmacological use. The species Rhaphiodon echinus (Nees and Mart) Schauer, popularly known as “betônica”, is distributed in Northeastern part of Brazil and infusions of its leaves are used as a tea for the treatment of inflammation, microbial infection and as antitussive agent. In spite of its use, there is however no report on the toxicity of this plant. In addition, there is no scientific evidence that can support the therapeutic use of R. echinus in Brazilian folk medicine. Thus, the objective of this study was to investigate the ethnobotanical and toxicological profile of R. echinus in different experimental models, as well as to evaluate its phytochemical profile and antioxidant potential in in vitro models. Particularly, we evaluated the toxicity profile of the infusion of the leaf extracts of R. echinus (AEREi) in different species (Artemia salina, Rhamdia quelen, Rattus norvegicus) and the potential antioxidant and cytotoxic activity of aqueous (EARE) and ethanolic (EERE) extracts of the leaves of R. echinus. In addition, R. echinus leaf essential oil was investigated alone or in combination with anti-fungal (fluconazole and nystatin) and antibiotics (gentamycin, amikacin, ciprofloxacin and imipenem) against various bacteria (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa) and fungal (Candida albicans, Candida krusei and Candida tropicalis) strains. Furthermore, the chemical composition of R. echinus leaf essential oil and the extracts (infusion (EAREi), EARE, EERE) was performed using CG-MS and HPLC respectively. The results indicated that the extracts (infusion (EAREi), EARE, EERE) contain gallic, chlorogenic, caffeic and ellagic acids, quercetin and rutin. The estimated IC50 at 24 h and 48 h was 181.70 μg/mL (124.62-264.93) and 100.63 μg/mL (71.01-142.59), respectively with Artemia salina (confidence interval of 95%). However, the exposition of Rhamdia quelen to different concentrations of EAREi (1000-5000 mg/mL) was not associated with any mortality, indicating the absence of pro-oxidant activity. This was consistent with no change in reactive species (RS) generation and lipid peroxidation (LP) in the gills, kidneys, liver and brain in comparison to their respective control. The plasma levels of alanine aminotransferase (ALT), alanine aminotransferase (ALT) and gamma glutamyl transferase (GGT), indicated that various concentrations of EAREi were not hepatotoxic to Rhamdia quelen. In the second part of this study, the aqueous (EARE) and ethanolic (EERE) extracts of R. echinus displayed antioxidant activity by eliminating DPPH radicals IC50 = 111.9 μg/mL (EERE) and IC50 = 227.9 μg/mL (EARE). Both extracts inhibited the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), induced by Fe2+ (10 μM) in rat brain and liver homogenates. EARE and EERE (30-480 μg/mL) did not induce genotoxicity, cytotoxicity or osmotic fragility on human blood cells. The results obtained by the microdilution method revealed low antifungal and antibacterial activity of R. echinus leaf essential oil with MIC ≥ 1 024 μg/mL). However, it was able to modulate the activity of the antimicrobial agents tested, when added to the growth medium at the sub-inhibitory concentration (i.e., MIC/8 = 128 μg/mL). R. echinus leaf essential oil showed the potential to chelate Fe(II), indicating that it may be of therapeutic importance for the treatment of neurodegenerative and infectious diseases. The essential oil revealed the presence of monoterpenes and sesquiterpenes, which can be at least partly responsible for the modulatory action of the oil, being a natural product capable of enhancing the antibacterial and antifungal activity of antimicrobial drugs. However, the results suggest that R. echinus can prevent / protect against diseases associated with oxidative damage, and indicate that the essential oil of the leaves can modulate the antibacterial and antifungal activity of antimicrobial drugs. As plantas medicinais têm sido muito utilizadas na medicina tradicional para o tratamento de várias doenças, especialmente porque tem baixo custo e baixa toxicidade em comparação com as drogas sintéticas. O interesse tóxico-farmacológicos destes produtos têm gerado grande interesse para a comunidade científica. Neste contexto, espécies da família Lamiaceae apresentam importâncias particulares, não só por causa de suas aplicabilidades na indústria de alimentos e cosméticos, mas também devido ao seu uso etnofarmacológico. A espécie Rhaphiodon echinus (Nees & Mart) Schauer, popularmente conhecida como “betônica”, é distribuída na parte Nordeste do Brasil e as infusões de suas folhas são usadas como chá para o tratamento da inflamação, infecção microbiana e como agente antitussígeno. Apesar de seu uso, não existe relatos sobre a toxicidade desta planta. Além disso, não há nenhuma evidência científica que justifica o uso terapêutico de R. echinus na medicina popular. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi investigar o perfil etnobotânico e toxicológico de R. echinus em diferentes modelos experimentais, bem como avaliar seu perfil fitoquímico e seu potencial antioxidante em modelos in vitro. Particularmente, avaliamos o perfil toxicológico da infusão do extrato das folhas de R. echinus (AEREi) em diferentes espécies (Artemia salina, Rhamdia quelen, Rattus norvegicus) e o potencial antioxidante e citotóxico do extrato aquoso (EARE) e etanólico (EERE) das folhas de R. echinus. Adicionalmente, o óleo essencial obtido a partir das folhas de R. echinus foi testado sozinho e em combinação com antifúngico (fluconazol e nistatina) e antibióticos (gentamicina, amicacina, ciprofloxacina e imipenem) contra várias cepas bacterianas (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa) e fúngicas (Candida albicans, Candida krusei and Candida tropicalis). Além disso, a composição química do óleo essencial bem como dos extratos (infusão (EAREi), EARE, EERE) foi avaliado pelo CG-MS e HPLC, respectivamente. Os resultados indicaram que os extratos (extratos infusão (EAREi), EARE, EERE) contêm o ácido gálico, clorogênico, cafeico, elágico, e quercetina e rutina. O valor estimado de IC50 ás 24 h e 48 h foi 181,70 μg/mL (124,62-264,93) and 100,63 μg/mL (71,01-142,59), respectivamente com a Artemia salina (intervalo de confiança de 95%). No entanto, a exposição de jundiá (Rhamdia quelen) a diferentes concentrações de EAREi (1000-5000 mg/mL) não causou mortalidade, revelando ausência de atividade pró-oxidante, como observado em ensaios de geração de espécies reativas (RS) e de peroxidação lipídica (PL) em brânquias, rim, fígado e cérebro. Os níveis plasmáticos de alanina aminotransferase (ALT), alanina aminotransferase (ALT) e gama-glutamil transferase (GGT), indicaram que as diferentes concentrações de EAREi não foram hepatotóxicas para os jundiás. Na segunda parte deste trabalho, os extratos aquosos (EARE) e etanólicos (EERE) de R. echinus apresentaram atividade antioxidante evidenciado pela sequestramento do radical DPPH (IC50 = 111.9 μg/mL (EERE) and IC50 = 227.9 μg/mL (EARE)) e pelo seu potential de inibir a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) induzido pelo Fe2+ (10 μM) nos homogeneizados de cérebro e fígado de rato. EARE e EERE (30-480 μg/mL) não induziram genotoxicidade, citotoxicidade ou fragilidade osmótica em células de sangue humano. Os resultados obtidos pelo método de microdiluição revelaram baixa atividade antifúngica e antibacteriana do óleo essencial das folhas de R. echinus (MIC ≥ 1024 μg/mL). No entanto, ele foi capaz de modular a atividade das drogas antimicrobianas testadas, quando adicionado ao meio de crescimento na concentração sub-inibitória (ou seja, MIC/8). O óleo essencial das folhas de R. echinus mostrou atividade quelante ao ferro (II), indicando que ele poderia ser de importância relevante no tratamento de doenças neurodegenerativas e infecciosas. O óleo essencial revelou a presença de monoterpenos e sesquiterpenos, os quais podem ser pelo menos em parte, responsáveis pela ação moduladora do óleo, sendo um produto natural capaz de aumentar a atividade antibacteriana e antifúngica, de medicamentos antimicrobianos. Contudo, os resultados sugerem que R. echinus pode prevenir/proteger contra doenças associadas aos danos oxidativos, e indicam que o óleo essencial de suas folhas pode modular a atividade antibacteriana e antifúngica de drogas antimicrobianas.

The Myrtaceae family has 145 genera. In Brazil are recorded 23 genera and about 1,013 species. Several plants of this family are used in food stuffs, for example, Psidium guajava L. fruits, commonly known as guava. In folk medicine Psidium guajava L. leaves are used for colic, colitis, diarrhea, dysentery, and stomach illness. The objective of this study was to evaluate the biological effects of essential oil (OEPGP) and hydro alcoholic extract (HEPG) of Psidium guajava var. pomifera L. To evaluate the OEPGP bioinseticide effect Drosophila melanogaster were used. The flies exposure to OEPGP was performed by a fumigation protocol: Adult flies (males and females) were placed in glass vials containing a filter paper soaked in 1% sucrose. Then, a filter paper was set on the inner side of the cover containing the OEPGP (0, 3, 7.5, 15, 23.5 and 30 μg/ml). The flies mortality was assessed 6, 12, 24 and 48 h. In turn, to assess antioxidant and chelating action against inorganic mercury, DPPH, TBARS, and 1,5 diphenylcarbazone assays were carried out using 0, 0.1, 0.2, and 0.4 mM HgCl2 and 0, 25, 33, 50, 100 and 200 μg/ml of EHAPGP. Cell growth was assessed using Sacharomices cerevisiae, which were exposed to concentrations of 100, 125 and 150 mM of HgCl2 and 0, 0.25, 0.5, 1, 1.25, 2.5, and 5 μg/ml of HEPG. Our results showed that OEPGP has a bioinseticide action when flies were exposed to concentrations of 23.5 and 30 μg/ml. Locomotor activity was impaired at concentrations of 15, 23.5, and 30 μg/ml during the first 6 hours of treatment. The OEPGP caused an increase in TBARS levels and in antioxidant enzymes activities. In turn, the HEPG has high concentrations of phenols and flavonoids and showed antioxidant activity, as demonstrated in the DPPH and TBARS assays. The chelating action of HEPG was proven by the test of 1.5 difenilcarbazone and the dosages of Hg levels by ICP-AES. The HEPG partially prevented the cell death caused by HgCl2. Our study indicated that HEPG has antioxidant and HgCl2 protection purposes, while the essential oil presents a bioinseticide action to trigger a pro-oxidant action. A família Myrtaceae possui 145 gêneros. No Brasil são registrados 23 gêneros e cerca de 1.013 espécies. Muitas plantas desta família são utilizadas na alimentação, como os frutos da Psidium guajava L., popularmente conhecidos como goiaba. As folhas da goiabeira são utilizadas na medicina popular para cólicas, colite, diarréia, disenteria e dor de barriga. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos biológicos do óleo essencial (OEPGP) e do extrato hidro alcóolico (HEPG) das folhas de Psidium guajava var. pomifera L. Para avaliar a ação bioinseticida do OEPGP foram utilizadas Drosophila melanogaster. A exposição das moscas ao OEPGP foi realizada por um protocolo de fumigação: moscas adultas (machos e fêmeas) foram colocadas em frascos de vidro, contendo um papel filtro embebido em 1% de sacarose. Um papel filtro foi fixado no lado interior da tampa para aplicação de diferentes doses de óleo essencial (0, 3, 7,5, 15, 23,5 e 30 μg/mL). A mortalidade das moscas foi avaliada 6, 12, 24 e 48 h. Por sua vez, para avaliar a ação antioxidante e quelante contra o mercúrio foram elaborados ensaios de DPPH, TBARS e 1,5-difenilcarbazona, nas concentrações de 0, 0,1, 0,2 e 0,4 mM de HgCl2 e concentrações de 0, 25, 33, 50, 100 e 200 μg/mL do HEPG. O crescimento celular foi avaliado utilizando Sacharomices cerevisae, os quais foram expostos a concentrações de 100, 125 e 150 μM de HgCl2 e 0, 0,25, 0,5, 1, 1,25, 2,25 e 5 μg/mL de HEPG. Os resultados mostram que o OEPGP apresenta uma ação bioinseticida quando as moscas foram expostas às concentrações de 23,5 e 30 μg/mL. A atividade locomotora foi comprometida nas concentrações de 15, 23,5, e 30 μg/mL nas primeiras 6 h de tratamento. O OEPGP causou aumento nos níveis de TBARS e na atividade das enzimas antioxidantes GST e CAT. Por sua vez, o HEPG apresenta elevadas concentrações de fenóis e flavonoides e apresentou atividade antioxidante, comprovada nos ensaios de TBARS e DPPH. A ação quelante do HEPG foi comprovada pelo ensaio da 1,5-difenilcarbazona e pelas dosagens dos níveis de Hg por ICP-AES. O HEPG evitou parcialmente a morte celular causada por HgCl2. Nosso estudo indicou que HEPG tem efeitos antioxidantes e de proteção contra o estresse oxidativo causado pelo HgCl2, enquanto que o óleo essencial apresenta uma ação bioinseticida por desencadear uma ação pró-oxidante.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The diphenyl ditelluride (PhTe)2 is one of the most toxic organic compounds of tellurium which can make their use unsafe. The mechanism(s) involved in (PhTe)2 toxicity is(are) elusive, but thiol oxidation of critical proteins are important targets. Consequently, the possible remedy of its toxicity by thiol-containing compounds is of experimental and clinical interest. Therefore, this study aimed to evaluate the toxicity of in vivo exposure to (PhTe)2 from oxidative stress biomarkers and behavioral parameters in adult mice and the possible protective effect of N-acetylcysteine (NAC). They evaluated parameters of oxidative stress and behavior in mice. In order to alleviate the toxicity, NAC was administered before (3 days) and simultaneously (PhTe)2 (7 days). Mice were separated into six groups receiving daily injections of (1) Potassium phosphate buffer (TFK) (2.5 ml/kg, intraperitonealy (i.p.)) plus canola oil (10 ml/kg, subcutaneously (s.c.)), (2) NAC (100 mg/kg, i.p.) plus canola oil s.c., (3) TFK i.p. plus (PhTe)2 (10 μmol/kg, s.c.), (4) TFK i.p. plus (PhTe)2 (50 μmol/kg, s.c.), (5) NAC plus (PhTe)2 (10 μmol/kg, s.c.), and (6) NAC plus (PhTe)2 (50 μmol/kg, s.c.). Treatment with (PhtE) started on day 2 of treatment with NAC. The results demonstrate that (PhTe)2 induced behavioral changes in locomotor activity at a concentration of 50 μmol/kg and NAC did not change the effect of (PhTe)2. Motor coordination and lift the bar were compromised and both showed severe motor abnormalities in test animals independent of concentration of (PhTe)2 . The (PhTe)2 also inhibited important selenoenzymes, thioredoxin reductase (at concentrations of 10 μmol/kg and 50 μmol/kg) and glutathione peroxidase (at concentration of 10 μmol/kg) but produced little or no effect on the antioxidant activity of catalase and glutathione reductase. Contrary to expectation, the co-administration of NAC did not protect against deleterious effects (PhTe)2. It was possible to establish high sensitivity of brain tissue compared to the damage (PhTe)2. Other low molecular weight thiols must be investigated to determine whether they may or may not be effective against ditellurides. O ditelureto de difenila (PhTe)2 é um dos compostos orgânicos de telúrio mais tóxicos, o que pode tornar seu emprego pouco seguro. O mecanismo envolvido na toxicidade do (PhTe)2 ainda é incerto, mas a oxidação de tióis em proteínas são alvos importantes. A partir disso, compostos contendo tiol possívelmente poderiam solucionar ou minimizar a sua toxicidade. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar a toxicidade da exposição in vivo ao (PhTe)2 a partir de biomarcadores de estresse oxidativo e parâmetros comportamentais em camundongos adultos e o possível efeito protetor da N-acetilcisteína (NAC). Foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo e comportamentais em camundongos. A fim de mitigar a toxicidade, foi administrado NAC antes (3 dias) e, simultaneamente ao (PhTe)2 (7 dias). Os camundongos foram separados em seis grupos que receberam injeções diárias de (1) Tampão fosfato de potássio (TFK) (2.5 ml/kg, intraperitonealmente (i.p.)) mais óleo de canola (10 ml/kg, subcutaneamente (s.c.)), (2) NAC (100 mg/kg, i.p.) mais óleo de canola s.c., (3) TFK i.p. mais (PhTe)2 (10 μmol/kg, s.c.), (4) TFK i.p. mais (PhTe)2 (50 μmol/kg, s.c.), (5) NAC mais (PhTe)2 (10 μmol/kg, s.c.), e (6) NAC mais (PhTe)2 (50 μmol/kg, s.c.). O tratamento com (PhTe)2 começou no quarto dia de tratamento com NAC. Os resultados demonstram que (PhTe)2 induziu alterações comportamentais na atividade locomotora na concentração de 50 μmol/kg e a NAC não modificou o efeito do (PhTe)2. A coordenação motora e a força de sustentação na barra foram comprometidas e ambas revelaram alterações motoras graves nos animais testados independente da concentração de (PhTe)2. O (PhTe)2 também inibiu selenoenzimas importantes, tiorredoxina redutase (nas concentrações de 10 μmol/kg e 50 μmol/kg) e glutationa peroxidase (na concentração de 10 μmol/kg), mas produziu mínimo ou nenhum efeito sobre a atividade antioxidante da catalase e glutationa redutase. Contrariamente ao esperado, a co-administração com NAC não protegeu contra os efeitos deletérios do (PhTe)2. Foi possível estabelecer grande sensibilidade do tecido cerebral frente aos danos causados pelo (PhTe)2. Outros tióis de baixo peso molecular devem ser investigados para determinar se eles podem ou não ser eficazes contra diteluretos.

A Ceratonia siliqua L. popularmente conhecida como alfarroba, faz parte da classe dos diversos alimentos que apresentam uma grande quantidade de antioxidantes, principalmente pela composição dos compostos fenólicos. Além disso, este alimento tem sido utilizado como substituinte do cacau em diversos produtos alimentícios em função do sabor e cor similares, porém com reduzido conteúdo de lipídeos. Alguns estudos sugerem que o extrato aquoso de alfarroba apresenta uma ação protetora contra os radicais livres. Entretanto, são necessários testes in vitro e in vivo a fim de comprovar a eficácia deste alimento funcional. Para tanto, utilizamos o Caenorhabditis elegans como modelo experimental em prol de substituir o uso de mamíferos e oferecer novas possibilidades de ensaios para avaliar a eficácia de produtos naturais. Neste presente estudo observou que o extrato aquoso da alfarroba apresentou um excelente potencial sequestrador de espécies reativas in vitro pelos ensaios de redução do radical DPPH e de redução do Ferro. Tal efeito pode ser devido à presença dos compostos fenólicos, conforme verificado na análise bromatológica. A partir disso, no estudo percorreu as atividades in vivo. O extrato não apresentou toxicidade significativa até a concentração testada (62.0μg/mL), conforme observado nos ensaios de sobrevivência e longevidade. Também foi observado que o extrato de alfarroba protege contra a mortalidade induzida por paraquat em curto prazo, porém o mesmo não ocorreu ao longo prazo. Encontrou-se também redução da peroxidação lipídica e um aumento da atividade enzimática da catalase, sugerindo estar relacionada ao fator de transcrição DAF-16, importante para a defesa antioxidante nestes animais. Além disso, nosso estudo demonstrou que o extrato aquoso da alfarroba é mais eficiente do que o extrato de cacao na redução dos níveis de triglicerídeos em nematoides selvagens e em mutantes tub-1 (mais obesos), não alterando a ingestão alimentar. Este efeito pode estar relacionado com elevado de teor de fibras presentes no extrato, conforme observado pelo ensaio bromatológico. Em 8 conclusão, nosso estudo sugere que a utilização de alfarroba é segura e pode ser de fato bastante benéfica ao consumidor, fornecendo compostos fenólicos e fibras que podem auxiliar no envelhecimento e na redução de peso. The Ceratonia siliqua L. popularly known as Carob, part of the class of many foods contain a large number of antioxidants, especially phenolic compounds of the composition. Moreover, this food has been used as cocoa substituent in many food products depending on the flavor and color similar, but with reduced lipid content. Some studies suggest that the aqueous extract of carob has a protective effect against free radicals. However, they are necessary in vitro and in vivo in order to prove the effectiveness of this functional food. Therefore, Caenorhabditis.elegans used as an experimental model towards replace the use of mammalian and offer new opportunities assays to assess the efficacy of natural products. Our study has shown that the aqueous extract of carob showed excellent potential kidnapper of reactive species by in vitro assays to reduce the DPPH radical and reduction of iron. This effect may be due to the presence of phenolic compounds as found in chemical analysis. From this, our study ran activities in vivo. The extract showed no significant toxicity to the tested concentration (62.0μg / ml), as noted in survival and longevity tests. It was also noted that the carob extract protects against mortality induced by paraquat in the short term, but the same was not true in the long run. It was found also reducing lipid peroxidation and an increase in the enzymatic activity of catalase, suggesting be related to the transcription factor DAF-16 important for the antioxidant defense in these animals. Furthermore, our study has demonstrated that the aqueous extract of carob is more efficient than cacao extract in reducing triglyceride levels in wild nematodes and tub-1 mutants (most obese) without altering food intake. This effect may be related to high content of fiber present in the extract, as observed by bromatological assay. In conclusion, our study suggests that the use of carob is safe and can be very beneficial to the consumer fact, phenolic compounds and providing fibers which can assist in aging and weight reduction.

Introduction: Some studies suggest that patients with hypothyroidism have systemic inflammation and increased oxidative stress and consider these factors may contribute to the increased risk of atherosclerosis and atherosclerotic cardiovascular disease in these patients. Few studies have evaluated the effect of treatment of hypothyroidism on inflammatory markers and oxidative stress, with conflicting results. Background: The aim of this study was to investigate the effect of levothyroxine replacement therapy on biomarkers of oxidative stress and systemic inflammation in patients with hypothyroidism. Methods: Patients with recently diagnosed primary hypothyroidism due to Hashimoto´s thyroiditis who were not taking levothyroxine were included. The following blood parameters were measured at pre-treatment, at six and twelve months of levothyroxine: thyroid stimulating hormone (TSH), free thyroxine (FT4), high sensitive C-reactive protein (hs-CRP), interleukin-1 (IL-1), interleukin-6 (IL-6), interleukin-10 (IL-10), interferon gamma (INF-γ), tumor necrosis factor alpha (TNF-α), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), activity of the aminolevulinic acid dehydratase enzyme (δ-ALA-D), nonprotein and total thiol (NP-SH and T-SH) groups, total cholesterol (TC), high density lipoprotein cholesterol (HDL-C), low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and triglycerides (TG). Generalized estimating equation (GEE) modeling was used to analyze the effect of treatment (at baseline, six and twelve month of follow-up) on the variables mentioned above. The hypothyroidism status (overt or subclinical hypothyroidism) was included as a confounder in all analyses. An additional GEE post hoc analysis was made with intent to compare time by time. Results: There was a significant decrease in TSH levels over time (P

A urease de Canavalia ensiformis (Jack bean urease, JBU) tem sido caracterizada por possuir ação entomotóxica. Apesar de vários trabalhos já terem sido realizados objetivando o estudo desse composto em diferentes modelos de insetos, poucos, ou nenhum, demonstrou o exato mecanismo de ação desse composto sobre o sistema nervoso desses animais. Nesse trabalho foi usado o modelo experimental de baratas da espécie Nauphoeta cinerea para se investigar os mecanismos centrais e periféricos induzidos pela JBU. Foram feitos ensaios de letalidade, bem como análises bioquímicas para a determinação da atividade sobre a aceticolinesterase do cérebro do inseto. Foram usados modelos biológicos in situ e in vivo com o intuito de se determinar a sensibilidade de diferentes sistemas fisiológicos ao composto. Como bioensaios foram usados a técnica de coração semi-isolado, de nervo-músculo coxal-abdutor metatorácico in vivo e da medida da atividade de grooming. Os ensaios para a determinação da dose letal mínima demonstraram que a JBU (1.5, 3 e 6μg/g de animal) não é letal para a barata N. cinerea. Esse fato pode ser explicado pela ausência de enzimas do tipo catepsinas no sistema digestivo de N. cinerea, ou pelo fato de termos administrado a urease pela via circulatória do animal. Os ensaios para a medida da atividade da AChE, nas mesmas doses, demonstraram que a JBU inibe significativamente essa enzima (20±2%, 65±2% e 75±3%).Na avaliação dos efeitos da JBU sobre a frequência cardíaca de barata, a uréase (1.5, 3 e 6μg/g de animal) induziu um efeito cronotrópico positivo que foi de 94±5bat./min no grupo controle salina, e 125±3bat./min com a administração da JBU (3μg/g de animal). Nessa série de experimentos, a adição de neostigmina (5μM) mimetizou o efeito cronotrópico positivo da urease o qual também foi inibido pela atropina (1μM).A obtenção dos registros da força de contração muscular em animais tratados com a JBU (1.5, 3 e 6μg/g de animal) demonstrou que a urease induz bloqueio neuromuscular irreversível que foi de (30±10%, 15±4% e 70±7%) respectivamente. Nessa série de experimentos, a administração de acetilcolina (50μg/g de animal) ou hidroxilamina (1μg/g de animal) mimetizou o efeito da urease na junção neuromuscular, sugerindo o envolvimento do neurotransmissor ACh na modulação dos efeitos sobre o sistema nervoso periférico da barata. O tratamento prévio dos animais com dexametasona (40μg/g de animal) inibiu parcialmente o efeito 9 bloqueador neuromuscular da JBU (~75%) sugerindo que parte do efeito da urease sobre a junção neuromuscular seja modulada por compostos pró-inflamatórios. Também foi evidenciado que o bloqueio dos receptores gabaérgicos pela bicuculina (5μg/g de animal), previne o bloqueio neuromuscular induzido pela JBU (~50%), sugerindo que a inibição da neurotransmissão periférica pela urease seja modulada pelo neurotransmissor GABA. A análise do comportamento de grooming, que é caracterizado pela limpeza das pernas e antenas, demonstrou que o valor controle para esse ensaio foi de (153±8s/30min de perna e 70±6s/30min de antena) e que a urease (1.5, 3 e 6μg/g de animal), induz um aumento significativo na frequência dos eventos de perna (177±23s/30min, 253±33s/30min e 363±23s/30min), mas não do de antena. Nesses ensaios a incubação do animal com octopamina (15μg/g de animal) mimetizou o efeito da urease, sugerindo uma atividade relacionada a esse neurotransmissor. O tratamento prévio dos animais com fentolamina (0.1μg/g de animal) impediu o aumento da taxa de grooming de perna pela urease, sugerindo que a mesma esteja atuando no receptor de octopamina. Os resultados reforçam o potencial das ureases como agentes inseticidas naturais demonstrando a complexidade dos mecanismos envolvidos na atividade neurotóxica desses compostos em baratas. Além disso, a atividade anticolinesterásica da urease de C. ensiformis não é suficiente para produzir a morte dos animais, como ocorre com os inseticidas químicos organofosforados. No entanto o efeito anticolinesterásico deve contribuir para o desenvolvimento das alterações comportamentais observadas. The urease of Canavalia ensiformis (Jack bean urease, JBU) has been characterized as exhibiting a entomotoxic activity. Although several studies have already been performed aiming the study of this compound in different models of insects, few or none have demonstrated the exact mechanism of action of this compound on the cockroach nervous system. In this work we used the cockroach Nauphoeta cinerea as a experimental model in order to investigate the actions induced by JBU at central and peripheral nervous system and its mechanisms. We have performed a lethality assay, as well as a biochemical analysis to determine the activity of the urease on the insect brain cholinesterase. Biological models in situ and in vivo were also used in order to determine the sensitivity of different physiological systems to the compound, such as the technique of semi-isolated heart, the abductor-metatoraxic coxal muscle preparation in vivo and the measurement of grooming activity. The assays for the determination of the minimum lethal dose demonstrated that JBU (1.5, 3, 6μg/g of animal) is not lethal to N. cinerea, despite the animals became lethargic after 24h the administration of the compound. Such result can be explained by the absence of cathepsin-like enzymes in the digestive system of N. cinerea, or because we have administrated the urease by the circulatory system of the animals. The assays for determining the AChE activity, using the same doses, demonstrated that JBU significantly inhibited this enzyme (20±2%, 65±2% and 75±3%). The effects of JBU (1.5, 3 and 6μg/g animal) upon the insect heart rate, showed a positive chronotropic effect that was 94 ± 5bat./min in the saline control group, and 125±3bat./min with the administration of (3μg/g of animal) JBU. In this set of experiments the addition of neostigmine (5μM) mimicked the positive chronotropic effect induced by the urease which was also inhibited by atropine (1μM). The recordings of muscle twitch tension of the cockroaches treated with JBU (1.5, 3, 6μg/g of animal), showed that the urease induces an irreversible neuromuscular blockade (30±10%, 15±4% and 70±7%), respectively. The administration of acetylcholine (50μg/g of animal) or hydroxylamine (1μg/g of animal) mimicked the effect of the ureasealone at neuromuscular junctions, suggesting the involvement of the neurotransmitter Ach in the modulatory activity induced by JBU at cockoach peripheral nervous system. Therefore, the pretreatment of the animals with 11 dexamethasone (40μg/g of animal) partially inhibited the neuromuscular blocking activity of JBU (~75%), suggesting that part of the effect of the urease at insect neuromuscular junctions involves pro-inflammatory compounds. It was shown that the blockage of GABA receptors by bicuculline (5μg/g of animal), prevents JBUinduced neuromuscular activity (~50%), suggesting that the neurotransmitter GABA is involved in the peripheral inhibitory actions of the urease. The analysis of grooming behavior, that is characterized by the cleaning of front legs and antennas, showed that the control value for this assay was (153±8s/30min of legs and 70±6s/30min for the antennas) and after treatment with urease (1.5, 3, 6μg / g of animal) there was a significant increase in frequency of leg events (177±23s/30min, 253±33s/30min and 363±23s/30min), but not the antenna. The incubation of the animals with octopamine (15μg/g of animal) mimicked the effect induced by the urease, suggesting an activity related to this neurotransmitter. The pretreatment of the animals with phentolamine (0.1μg/g of animal) prevented the urease-increasing rate of leg grooming, suggesting a direct action at the octopamine receptor. The results reinforce the potential of ureases as natural insecticides showing the complexity of the mechanisms involved in the neurotoxicity of this compounds at the nervous system of cockroaches. The anticholinesterasic activity of JBU is not sufficient to produce the death of the animals, as do chemical organophosphate insecticides, but favors the development of important behavioral alterations.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul Animal models as reserpine are helpful to understand the pathophysiology of several diseases with involuntary movements, as Parkinson s disease (PD), and to search efficient treatments. The present study tested the effects of reserpine on behavioral alterations induced by reserpine in rats and worms, with emphasis in oxidative and dopaminergic parameters, and the effect of the antioxidant gallic acid (GA) in reserpine-exposed rats. As result, reserpine (1mg/Kg, sc, for 3 consecutive days) increased the frequency of vacuous chewing movements (VCMs) in rats in relation to controls, and maintained this increase for at least 3 days after reserpine withdrawal. Treatment with GA (4.5 , 13.5 or 40.5 mg/kg/day, po) for 3 days reverted reserpine-induced increase in VCMs, showing protective effect. Neither reserpine nor GA changed oxidative parameters (TBARS and DCFH-DA oxidation), antioxidant levels (proteic and non-proteic thiol) and the activity of Na+,K+-ATPase (total and α-subunit) in striatum and cortex. Afterward, studies were performed with Caenorhanditis elegans due its several advantages in studies of neurodegeneration and of drugs mechanism of action. L1-larval stage C. elegans were exposed to reserpine (30 ou 60 μM) for different times. Reserpine decreased the survival, development, food intake, locomotor rate on food and dopamine (DA) levels in worms and it had effect on egg laying and defecation cycles. Morphological evaluations of dopaminergic cephalic (CEP) neurons in BY200 worms (with GFP coupled to dat-1 gene) reveled neurodegeneration by: 1) decreased fluorescence intensity, 2) decreased the number of intact neurons, and 3) increased the number of shrunken somas per worm. These effects were unrelated to reserpine s effect on dat-1 gene expression. Interestingly, the reserpine effects on locomotor rate, dopaminergic CEP neurons morphology and dat-1 gene expression were reverted after reserpine withdrawal. Furthermore, reserpine decreased the survival of vesicular monoamine transporter (VMAT) and dat-1 loss-of-function mutant worms, but no of tyrosine hydroxylase (TH, cat-2) and dopaminergic receptors (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) loss-of-function mutants in relation to wild-type N2 worms. Reserpine also decreased the survival of worms pre-exposed to DA; and it activated SKN-1 detoxification pathway. Moreover, no differences were found in DAT and TH immunoreactivity in striatum of rats treated with reserpine and/or GA. The GA protective effects against reserpine-induced VCMs in rats are probably not related to its antioxidant and antiapoptotic properties or monoamine oxidase (MAO) inhibition. As conclusion, the reserpine decreases DA levels though action on VMAT, and it induces neurotoxicity/neurodegeneration due probably an increase on extracellular DA contents resulted from changes on DAT function. More studies evaluating the reserpine effect on DAT and the GA mechanism of protection are necessary. Modelos animais como o da reserpina auxiliam no entendimento da fisiopatologia de diversas doenças que se manifestam por movimentos involuntários, como a doença de Parkinson (DP), e na busca por formas de tratamento. O presente trabalho avaliou mecanismos envolvidos na indução de alterações comportamentais induzidas por reserpina em ratos e vermes com ênfase em parâmetros oxidativos e dopaminérgicos, e a ação do antioxidante ácido gálico (AG) em ratos tratados com reserpina. Como resultado, a reserpina (1mg/Kg, sc, por 3 dias consecutivos) aumentou a frequência de movimentos de mascar no vazio (MMVs) em ratos em relação ao controle, e manteve esse aumento por pelo menos 3 dias após o término das administrações da reserpina. O tratamento com AG (4,5 ou 13,5 ou 40,5 mg/kg/day, vo) por 3 dias reverteu esse aumento dos MMVs, mostrando efeito protetor. Nem reserpina nem o AG alteraram os parâmetros avaliados de dano oxidativo (TBARS e oxidação da DCFH-DA), de antioxidantes (tiol protéico e não protéico) e a atividade da Na+,K+-ATPase (total e α-subunidade) no estriado e córtex cerebral. Estudos posteriores foram realizados em Caenorhanditis elegans devido as diversas vantagens oferecidas por esse modelo animal em estudos de neurodegeneração e de investigação do mecanismo de ação de drogas. C. elegans em estágio larval L1 foram expostos a reserpina (30 ou 60 μM) por diferentes tempos. A reserpina reduziu a sobrevivência, o desenvolvimento, a ingestão de alimento, a atividade locomotora na comida e as concentrações de dopamina (DA) nos vermes, e afetou a postura de ovos e tempo entre defecações. Análise da morfologia dos neurônios dopaminérgicos cefálicos (CEP) de vermes BY200 (com GFP acoplado ao gene dat-1) indicam neurodegeneração por: 1) redução da intensidade da fluorescência, 2) redução do número de neurônios intactos e 3) aumento do número de somas atrofiados por verme em relação ao controle. Esses efeitos não estão relacionados a efeitos da reserpina na expressão do gene dat-1. Interessantemente, os efeitos da reserpina na atividade locomotora, na morfologia dos neurônios CEP e na expressão do gene dat-1 foram revertidos após a retirada dos vermes da exposição a reserpina. Em adição, a reserpina reduziu a sobrevivência de vermes deficientes do transportador vesicular de monoaminas (TVMs, cat-1) e do transportador de DA (DAT, dat-1), mas não alterou a sobrevivência de deficientes da tirosina hidroxilase (TH, cat-2) e dos receptores dopaminérgicos (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) em relação aos vermes selvagens N2. A reserpina também reduziu a sobrevivência de vermes N2 pré-expostos a DA, e ativou a via de detoxificação SKN-1 dos vermes. Alterações na imunoreatividade ao DAT e a TH no estriado de ratos tratados com reserpina e/ou AG não foram encontradas. O efeito protetor do AG nos MMVs induzidos por reserpina em ratos parece não envolver sua atividade antioxidante, antiapoptótica ou na monoaminoxidase (MAO). Como conclusão, a reserpina age no TVMs causando depleção de DA, e causa neurotoxicidade/neurodegeneração dopaminérgica devido provavelmente a um acúmulo de DA no espaço sináptico resultande de uma interferência no funcionamento do DAT. Mais estudos avaliando a ação da reserpina no DAT e o mecanismo de proteção do AG são necessários.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Lung cancer has been considered a public health problem since it has become one of the most commonly diagnosed neoplastic diseases and one of the most lethal in the world. This spread of lung cancer in the world population has been clearly observed in statistics and has been closely related to tobacco consumption. Cigarette smoking is considered one of the major risk factors that has led to cancer development since the 50s. Researches have shown that there is a close relationship between smoking inflammation - prothrombotic events - lung cancer. In this context, the analysis of biomarkers of inflammation is important since inflamed sites are conducive to tumor development environments. Furthermore, it is important to study the activity of ecto-nucleotide triphosphate diphosphohydrolase (E-NTPDase), ecto-5'-nucleotidase and ecto adenosine deaminase (E-ADA) enzymes which are engaged in regulating the levels of adenine nucleotides and nucleoside widely involved in inflammation and platelet aggregation. Oxidative stress is associated with the development and progression of cancer. Thus, it is extremely important to evaluate the aspects of cellular functions in a group of patients with lung cancer. The objectives of this study were i) to verify the serum levels of cytokines such as IL-6, IL-17, IL-4, IL-2, IL-10, interferon- (IFN-) and Tumor Necrosis Factor (TNF); ii) to evaluate the activity of the E-NTPDase, E-NPP, ecto-5'-nucleotidase and E-ADA platelets, and platelet aggregation; iii) to evaluate the activity of δ-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) erythrocyte, the levels of thiobarbituric acid reactive species (TBARS) in platelet and of reactive species (RS) in serum species; and iv) to analyze the enzymatic antioxidant profile - through the activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) in platelets - and non-enzymatic profile - through the content of total thiols (T-SH) and non-protein thiols (NPSH) in platelet and of the levels of vitamin C in plasma vitamin E in serum. The study group had non-small cell lung cancer and was treated at the Hematology/Oncology Section at the University Hospital of Santa Maria. The project was approved by the Ethics Committee of the Federal University of Santa Maria, CAAE (Certificate of Appreciation Presentation for Ethics) and is registered under number: 0061.0.243.000-10. Results showed that patients with lung cancer presented an increase in serum levels of IL-6, which are closely related to the development and progression of tumor, since this cytokine has proinflammatory and pro-tumor activities. The levels of IL-17 were decreased in these patients, which may be related to the advanced stage of the development of lung cancer in these subjects. Patients with lung cancer showed a decrease in E-NTPDase activity for the hydrolysis of ADP, which contributes to the expansion of procoagulant effects commonly observed in patients with neoplastic diseases.This hypothesis is strengthened by the increased platelet aggregation observed when ADP was used as the agonist process. Patients enrolled in this study showed a decrease in the CD39 expression in platelets, which is in agreement with that observed for the NTPDase activity in platelets.The studied group had an increase in the ecto-5'-nucleotidase activity and a decrease in the E-ADA activity in platelets. This suggests that the extracellular adenosine levels were elevated leading to the advance of the tumor development due to the promoting actions characteristics of adenosine such as tumor growth and of stimulating angiogenesis. Regarding the oxidative profile, the activity of δ-ALA-D enzyme was inhibited in patients with lung cancer, which may predict the occurrence of oxidative stress in these patients. This scenario can be confirmed by the elevated levels of TBARS and RS observed in patients with lung cancer. This overproduction of oxidants may also be causing the inhibition of SOD and CAT enzymes in platelets and thus their structure and the function may be compromised. Furthermore, there was a decrease in the levels of important non-enzymatic antioxidants in patients with lung cancer, showing that their beneficial actions may be occurring in an insufficient way. High levels of T-SH and possibly glutathione are implicated in the development of tumor resistance to chemotherapy. Therefore, the results described here suggest that lung cancer exerts a significant change in serum levels of IL-6 and IL-17, in the activity of the enzymes of the purinergic system in platelets, as well as in the oxidative profile of these patients. Thus, it is hoped that this work may have contributed to a better understanding of the role of the purinergic system and biomarkers of inflammation and oxidative stress in the pathophysiology of lung cancer. O câncer de pulmão tornou-se uma das doenças neoplásicas mais comumente diagnosticadas, além de uma das mais letais em todo o mundo, caracterizando-se, portanto, como um problema de saúde pública. Essa disseminação do câncer de pulmão na população mundial, que é claramente observada em dados estatísticos, está intimamente relacionada ao consumo de tabaco, sendo o tabagismo considerado um dos principais fatores de risco que levam ao desenvolvimento de câncer desde a década de 50. As pesquisas têm demonstrado que há uma estreita relação entre: tabagismo - processos inflamatórios - eventos pró-trombóticos - câncer de pulmão. Nesse contexto, torna-se importante a análise de biomarcadores de inflamação, já que sítios inflamados são ambientes propícios para o desenvolvimento de tumores, assim como o estudo da atividade das enzimas ecto-nucleotídeo trifosfato difosfoidrolase (E-NTPDase), ecto-5 -nucleotidase, ectonucleotídeo pirofosfatase/fosfodiesterase (E-NPP) e ecto adenosina desaminase (E-ADA), que estão envolvidas na regulação dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeo de adenina amplamente envolvidos na inflamação e na agregação plaquetária.Trabalhos revelam que o estresse oxidativo está intimamente associado ao desenvolvimento e à progressão de neoplasias, razão pela qual torna-se extremamente relevante a avaliação desses aspectos das funções celulares em um grupo de pacientes com câncer de pulmão. Diante disso, os objetivos deste estudo foram: a) verificar os níveis séricos de citocinas como a IL-6, IL-17, IL-4, IL-2, IL-10, interferon- (INF-) e o fator de necrose tumoral (TNF); b) avaliar a atividade da E-NTPDase, da E-NPP, da ecto-5 -nucleotidase e da E-ADA em plaquetas, bem como a agregação plaquetária; c) avaliar a atividade da δ-aminolevulínico desidratase (δ-ALA-D) eritrocitária, os níveis de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) em plaquetas e de espécies reativas (ER) no soro; d) analizar o perfil antioxidante enzimático - através da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e da catalase (CAT) em plaquetas e o perfil antioxidante não enzimático - através do conteúdo de tióis totais (T-SH) e tióis não protéicos (NPSH) em plaquetas e dos níveis de vitamina C no plasma e de vitamina E no soro, em um grupo de pacientes com câncer de pulmão de não pequenas células, atendidos no setor de Hematologia/Oncologia do Hospital Universitário de Santa Maria. Quanto aos aspectos éticos, o projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal de Santa Maria, CAAE (Certificado de Apresentação para Apreciação Ética) e está registrado sob o número: 0061.0.243.000-10. Os resultados encontrados demonstram que os pacientes com câncer de pulmão apresentaram um incremento nos níveis séricos de IL-6 os quais estão intimamente relacionados com o desenvolvimento e a progressão tumoral, visto que essa citocina apresenta atividade pró-inflamatória e pró-tumoral. Além disso, os níveis de IL-17 estão diminuídos nesses pacientes, o que pode estar relacionado com o estágio avançado de desenvolvimento do câncer de pulmão nos indivíduos estudados. Ademais, os pacientes com neoplasia pulmonar mostraram uma diminuição na atividade da E-NTPDase para a hidrólise do ADP, fato que contribui para a ampliação dos efeitos pró-coagulantes comumente observados em pacientes com doenças neoplásicas. Essa hipótese é reforçada pelo aumento da agregação plaquetária observado quando ADP foi utilizado como agonista do processo. Os pacientes envolvidos nesse estudo apresentaram uma diminuição na expressão da CD39 em plaquetas, que está de acordo com o observado para a atividade da NTPDase nas mesmas. Ainda, os pacientes com câncer de pulmão tiveram um aumento na atividade da ecto-5 -nucleotidase e uma diminuição na atividade da E-ADA em plaquetas, sugerindo que os níveis extracelulares de adenosina estão elevados nos mesmos, proporcionando avanço no desenvolvimento tumoral tendo em vista as ações promotoras de crescimento tumoral e de estímulo à angiogênese características da adenosina. Em relação ao perfil oxidativo, a atividade da enzima δ-ALA-D apresentou-se inibida em pacientes com câncer de pulmão, o que pode predizer a ocorrência de um quadro de estresse oxidativo nesses pacientes. Esse cenário pode ser confirmado pelos elevados níveis de TBARS e de ER verificados nos pacientes com neoplasia pulmonar. Essa superprodução de oxidantes também pode estar ocasionando a inibição das enzimas SOD e CAT nas plaquetas e, desse modo, a função e a estrutura das mesmas pode estar comprometida. Além disso, houve uma diminuição nos níveis de importantes antioxidantes não enzimáticos nos pacientes com câncer de pulmão, mostrando que suas ações benéficas podem estar sendo exercidas de modo insuficiente. Por outro lado, os níveis elevados de T-SH e, possivelmente, da glutationa, estariam implicados no desenvolvimento de resistência tumoral à quimioterapia. Portanto, os resultados aqui descritos sugerem que o câncer de pulmão exerce uma importante alteração nos níveis séricos de IL-6 e IL-17, na atividade das enzimas do sistema purinérgico em plaquetas, bem como no perfil oxidativo desses pacientes, podendo os parâmetros mencionados nesta pesquisa serem úteis na clínica médica, para o monitoramento da patologia. Espera-se, assim, que esse trabalho possa ter contribuído para o melhor entendimento do papel do sistema purinérgico e dos biomarcadores de processos inflamatórios e de estresse oxidativo na fisiopatologia do câncer de pulmão.

Ferro (Fe) é um metal importante para a homeostase do organismo e existe em abundância no ambiente. Níveis moderados de Fe obtidos a partir de alimentos são necessários para a fisiologia celular normal; no entanto, os níveis elevados de Fe(II)/Fe(III) podem causar efeitos citotóxicos através de redução de H2O2 a radical hidroxil (OH •), fenômeno conhecido como Reação de Fenton. Mesmo sendo amplamente utilizado os efeitos efeitos tóxicos do ferro não são bem compreendidos. Buscando modelos experimentais alternativos que possam substituir e oferecer novas possibilidades de ensaios de toxicidade de xenobióticos, o nematoide Caenorhabditis elegans tem sido utilizado como um organismo bioindicador valioso. Assim, este estudo avaliou os efeitos tóxicos de Fe usando C. elegans analisando diferentes parâmetros, a fim de contribuir para a investigação da toxicidade induzida por Fe e validar este modelo visando, em última instância, a busca de alvos terapêuticos mais eficazes do que aqueles usado atualmente. Nosso estudo descreveu que a DL50 Fe em exposição aguda (30min) foi de 1.2 mM. Doses subletais de Fe diminuíram significativamente o tempo de vida dos vermes e sua capacidade reprodutiva em comparação com vermes não-expostos. Também foi observado que os animais expostos ao Fe diminuem a atividade locomotora e a sensibilidade mecânica, o que sugere uma possível disfunção do sistema nervoso. Alterações na expressão de importantes enzimas antioxidantes e o aumento da peroxidação lipídica sugerem que o estresse oxidativo leva a danos neuronais, que podem ser a causa do comportamento alterado e dos demais efeitos encontrados. Iron (F e) is an important metal to the organism homeostasis and exists abundantly in the environment. Moderate levels of Fe obtained from food are necessary for normal cell physiology; however, abnormally high levels of Fe(II)/Fe(III) can be cytotoxic effects via reducing H2O2 to the highly cytotoxic hydroxyl radical (OH•) (Fenton catalysis). Consequently leading to oxidative stress. Fe is ubiquitous toxicant in the environment and also widely used in food products, however its effects to the nervous system is not well understood. Seeking for alternative experimental models that may substitute and offer new possibilities to assay xenobiotics toxicity, the nematode Caenorhabditis elegans has been found favorable as a valuable bioindicator organism. Hence, this study evaluated the toxic effects of Fe using C. elegans and investigating different parameters in order to contribute to the investigation of Fe-induced toxicity and to validate this model aiming, ultimately, the search for therapeutic targets that are more effective than those currently used. Our study depicted that the Fe LD50 in acute exposure (30min) was 1.2 mM, as we verified that worms can uptake this metal. Furthermore, sublethal Fe concentrations decreased significantly the worms lifespan and brood size compared to non-exposed worms. We also observed that animals exposed to Fe showed decreased locomotor activity and decreased mechanic sensitivity, which suggests possible dysfunction of the nervous system. In agreement, we found cholinergic and dopaminergic alterations in the worms. In summary, we suggest that iron exposure leads to damage of certain neurons, which could be the cause of altered behavior and of the defects of reproduction.

A Euphorbia tirucalli, popularmente conhecida como avelós, é uma planta tóxica, tradicionalmente usada como um chá na medicina popular brasileira para o tratamento de várias doenças, demonstrando atividades antibacteriana, antiviral e anticarcinogênica. No entanto, não há nenhum relatório científico dos efeitos tóxicos podem surgir a partir de consumo desta planta, bem como os mecanismos pelos quais ela induz sua toxicidade. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar in vitroa genotoxicidade e citotoxicidade do extrato aquoso de E. tirucalliem leucócitos humanos usando os testes do ensaio cometa e azul de tripan, respectivamente. Adicionalmente, o efeito do extrato aquoso de E. tirucalli sobre a fragilidade osmótica foi investigada em eritrócitos humanos. Além disso, avaliamos a expressão de genes que codificam enzimas antioxidantes (SOD2, CAT e GPx4)através de qRT-PCR. Os nossos resultados demonstraram que a exposição de E. tirucalli em leucócitos humanos provocou aumentos significativos de danos no DNA nas concentrações mais elevadas testadas (100-150 µg/mL), que foi associada a uma diminuição significativa da viabilidade celular em concentrações de 10 a 150µg/mL. Por outro lado, a E. tirucalli não induziu a hemólise de eritrócitos humanos em todas as concentrações testadas. A exposição de leucócitos humanosàE. tirucalli(10-50µg/mL) causouregulação positiva significativa sobre no RNAm da SOD2 e expressões dos genes daCAT, e diminuiu significativamente o RNAm da GPx4 nas concentrações mais elevadas (100-150µg/mL).Adicionalmente, a expressão genica do gene da SOD2 foi regulada negativamente na maior concentração testada (150 µg/mL). Em resumo, com base nos resultados de genotoxicidade observados em nosso estudo, recomendamos cautela no uso agudo ou crônico deste preparado caseiro.Com todos estes aspectos, nossos resultados sugerem que o extrato da E. tirucalliinduz genotoxicidade e citotoxicidade em leucócitos humanos, possivelmente através da interação com o sistema enzimático antioxidante, assim, aumentando a formação de ROS e diminuindo o nível de tolerância celular para os constituintes químicos desta planta. Euphorbia tirucalli, popularly known as avelós, is a toxic plant traditionally used as a tea in the Brazilian folk medicine for the treatment of various diseases, by presentingantibacterial, antiviral and anticarcinogenicproperties. However, there is no scientific report regardingthe toxic effects of this plant in human cells which may occurfrom its consumption, as well as the mechanisms by which it induces its toxicity. Therefore, the objectiveof the present study was to evaluate in vitrothe genotoxicity and cytotoxicity potential of aqueous extract of E. tirucalliin human leukocytes using comet assay and trypan blue exclusion respectively. In addition, the effect of the aqueous extract of E. tirucalli on osmotic fragility was investigated in human erythrocytes. Furthermore, we evaluated the qRT-PCR expressions of selected antioxidant mRNA genes (SOD2, CAT and GPx4). Our results demonstrated that exposure of E. tirucalli to human leukocytes caused significant increase in DNA damage at the higher concentrations tested (100-150 µg/mL), which was associated with a significant decrease of cellular viability at concentrations 10 to 150 µg/mL. In contrast, E. tirucallidid not induce hemolysis of human erythrocytes at all the concentrations tested. Exposure of E. tirucalli (10-50µg/mL)to human leukocytes significantly up-regulated the mRNA of SOD2 and CAT genes expressions, and significantly decreasedthe mRNA of GPx4 at higher concentrations (100-150 µg/mL). In addition, the mRNA gene expression of SOD2 was down-regulated at the highest concentration tested (150 µg/mL).In summary, based in the results of genotoxicity observed in our study, we recommend caution in the acute or chronic use of thishomemade prepared.Taken together, our results suggest that the extract aqueous of E. tirucalliinduces genotoxicity and cytotoxicity to human leukocytes, possibly by interacting with the antioxidant enzyme system, thereby, increasing the formation of ROSand decreasing the cellular tolerance level to chemical constituents of this plant. Therefore, we recommend caution in the acute or chronic use of this plant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a class of compounds characterized by having two or more condensed aromatic rings. These substances, as well as their nitrated and oxygenated derivatives, can be found widely spread as constituents of complex mixtures in the environment. A variety of PHAs, in many cases showing similar structures, can be found in the environment. The United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA) has listed 16 PAHs based on their toxicological profiles, as priority pollutants. In the present study, the performance of the solid substrates Amberlite XAD-2, polyethylene, high-density polyurethane foam, silica gel and quartz fiber were investigated as alternative to XAD-2 to remove HPAs from solutions. The investigation of the adsorption of naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene and chrysene was conducted in aqueous solutions by batch experiments, considering the initial concentrations of substrates and PHAs, time, temperature and influence of cosolvency. Spectrophotometry and liquid chromatography with UV detection were used to assess the removal yield. The results showed that the yields of PAH strongly dependent on the substrate as well as the PHA. The PAHs were most quickly and almost totally (except chrysene and anthracene) removed by polyurethane foam. High density polyethylene behaves similarly to XAD-2. Among the investigated PHAs, chrysene showed a different behavior, since the best adsorbents for this compound were as silica gel and quartz fiber. Thus the personal samplers for PHAs must be prepared as a mix of adsorbents instead of having a unique composition. Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) fazem parte de uma classe de compostos caracterizados por terem dois ou mais anéis aromáticos condensados. Estas substâncias, assim como seus derivados nitrados e oxigenados, podem ser encontradas difundidas como componentes de misturas complexas no ambiente. Uma variedade de HPAs, que em muitos casos, mostram estruturas semelhantes, pode ser encontrada no meio ambiente. A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (U.S EPA) listou 16 HPAs com base em seus perfis toxicológicos, como poluentes prioritários. No presente estudo, o desempenho do substrato de Amberlite XAD-2, polietileno de alta densidade, espuma de poliuretano, sílica gel e fibra de quartzo foram investigados como alternativa ao XAD-2 para remover HPAs a partir de soluções. O estudo da adsorção do naftaleno, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno e criseno foi realizado em soluções aquosas através de experimentos em batelada, avaliando a influência das concentrações iniciais dos HPAs e substratos, tempo, temperatura e efeito do co-solvente. Espectrofotometria e cromatografia líquida com detecção por UV foram utilizados para avaliar o rendimento de remoção. Os resultados mostraram que os rendimentos são fortemente dependentes do substrato, bem como dos HPAs. Os HPAs foram mais rapidamente e quase totalmente removidos por espuma de poliuretano (exceto criseno e antraceno). O polietileno de alta densidade apresenta um comportamento semelhante ao de XAD-2. Entre os HPAs investigados, criseno apresentou um comportamento diferente, uma vez que os melhores adsorventes para este composto foram à sílica gel e a fibra de quartzo. Assim, os amostradores pessoais para HPAs devem ser preparados como uma mistura de adsorventes em vez de ter uma composição única.

Compostos orgânicos de selênio (Se) e telúrio (Te) apresentam propriedades antioxidantes em muitos modelos de estresse oxidativo. No entanto, devido à complexidade dos modelos de mamíferos, tem sido difícil de determinar as vias moleculares e proteínas específicas que são moduladas em resposta aos tratamentos com esses compostos. Neste contexto, o presente trabalho investigou os efeitos e possíveis mecanismos de ação de uma nova classe de compostos orgânicos de Se e Te chamados Xilofuranosídeos, utilizando como modelo experimental alternativo o nematóide Caenorhabditis elegans (C. elegans). Tal modelo permite fácil manipulação genética, marcação de diversas proteínas com proteína verde fluorescente e análise de toxicidade in vivo e ao vivo. Neste estudo, desafiamos os nematóides ao manganês (Mn), um agente pró-oxidante conhecido, uma vez que evidências apontam que o estresse oxidativo é consequência da sua toxicidade. Utilizando este agente pró-oxidante, investigamos a eficácia do Se e Te-xylofuranosídeos em reverter e/ou proteger os vermes da toxicidade induzida por Mn. Adicionalmente, investigamos um suposto mecanismo de ação. Primeiramente encontramos a dose letal 50% dos compostos, as quais foram de 0,73mM e 0,8mM para os compostos contendo Se e Te, respectivamente. Em concentrações subletais, encontramos que ambos Se e Te-xylofuranosídeo reverteram à mortalidade induzida por Mn, diminuíram a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) e aumentaram a expressão da superóxido dismutase (SOD-3::GFP), indicando que o aumento na sobrevivência está associado com a diminuição do estresse oxidativo. Além disso, observamos que os Se e Te-xylofuranosídeos induzem a translocação nuclear do fator de transcrição DAF-16/FOXO, que no viii verme é conhecido por regular a resposta ao estresse, envelhecimento e metabolismo e tem também como gene alvo a sod-3, corroborando com o aumento na expressão da proteína codificada por este gene. Esses achados sugerem que os Se e Te-xylofuranosídeos atenuam a geração de espécies reativas induzidas por Mn através da regulação da via de sinalização DAF-16/FOXO. Organoselenium and organotellurium compounds have been reported as antioxidant in several models of oxidative stress. Nevertheless, because of the complexity of mammalian models, it has been difficult to determine the molecular pathways and specific proteins that are modulated in response to treatments with these compounds. In this context, the present study investigated the effects and action mechanisms of a novel class of organic compounds of selenium (Se) and tellurium (Te) called Xylofuranosides, utilizing as an alternative experimental model the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans), that affords easy genetic manipulations, green fluorescent protein tagging and in vivo live analysis of toxicity. In this study, we challenged worms to manganese (Mn), a known pro oxidizing agent, as there is abundant evidence pointing out to oxidative stress in mediating its toxicity. We investigated the efficacy of Se- and Te- xylofuranosides in reversing and/or protecting the worms from Mn-induced toxicity. In addition, we investigated their putative mechanism of action. First, we found the lethal dose 50% (LD50) for the compounds, which were 0.73mM and 0.8mM for Se and Te compound, respectively. This was followed by studies on the ability of the xylofuranosides to afford protection against Mn-induced toxicity. Both Se and Te-xylofuranosides reversed the Mn-lethality, decreased reactive oxygen species (ROS) production and increased the expression of superoxide dismutase (SOD-3), indicating that the increased survival was associated with decreased oxidative stress. Furthermore, we observed that the xylofuranosides induced nuclear translocation of the transcriptional factor DAF-16/FOXO, which in the worm is known to regulate stress responsiveness, aging, metabolism and the expression of SOD-3, as verified in this study. These findings x suggest that xylofuranosides attenuate Mn-induced ROS generation by regulating the DAF-16/FOXO signaling pathway.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Memory is considered to be a process that has several stages, including acquisition, consolidation and retrieval. Memory impairment occurs when important synapses are modified. Alzheimer s disease (DA) is the most common cause of dementia. DA is characterized by cognitive damage, accumulation of the pathogenic amyloid-β (Aβ) peptide, and cholinergic dysfunction. Moreover, oxidative stress is associated with DA. Therapies used for dementia are still palliative rather than curative. Consequently, new therapies are urgently required. Biological effects of tellurium compounds have been studied, leading to a set of interesting and promising applications. Accordingly, 2-phenylethinyl-butyltellurium (PEBT), an organotellurium compound, has been reported as antioxidant. The purpose of this study was to characterize PEBT as a promising alternative for memory improvement and prevention of cognitive deficits, using experimental models of DA in mice. Initially, the present study was conducted to evaluate the effect of a single oral administration (p.o.) of PEBT at a dose of 10 mg/kg on memory, employing the step-down inhibitory avoidance task. PEBT administered 1 h before training, immediately after training or 1 h before the test session of the step-down inhibitory avoidance task increased the step-down latency time in comparison to the control mice, improving acquisition, consolidation, and retrieval of memory, respectively. The glutamate uptake, but not glutamate release, by cerebral cortex and hippocampal slices of mice was inhibited after 1 h of treatment with PEBT. After 24 h of PEBT exposure, the inhibition of cerebral cortex glutamate uptake disappeared. The improvement of memory by PEBT seems most likely to be mediated through an interaction with the amino acid transporters of the glutamatergic system. Thereafter, a subchronic PEBT treatment (1 mg/kg, p.o., for 10 days) after injection of Aβ(25-35) (3 nmol/3 μl/per site, intracerebroventricular) reversed Aβ-induced learning and memory deficits in the Morris water maze and step-down inhibitory avoidance tasks. In addition, PEBT (10 mg/kg, p.o.), administered 30 min before scopolamine (1 mg/kg, intraperitoneal), ameliorated memory deficit induced by this amnesic agent in the Morris water maze. Further, scopolamine was given 30 min before training and test or immediately post-training of step-down inhibitory avoidance task, inducing damage on acquisition, retrieval, and consolidation of memory, respectively. PEBT, administered 30 min before scopolamine, improved consolidation and retrieval stages, but not acquisition. General locomotor and exploratory activities, evaluated in the open-field test, were similar in all mice. Finally, the antiapoptotic effect of PEBT was evaluated. Human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19 cell line) were exposed to in vitro oxidative stress by 10 ng/ml tumor necrosis factor-α and 600 μM H2O2. One hour PEBT incubation at concentrations of 7.5 and 10 μM attenuated the apoptosis induced by oxidative stress. This effect lasted up to 6 hours after oxidative stress induction. PEBT (5 and 10 μM) inhibited oxidative stress-induced poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage and restored extracellular-signal-related kinase (ERK) phosphorylation decreased by oxidative stress. The protective mechanism exerted by PEBT against oxidative stress may involve PARP cleavage, regulation of ERK pathway, as well as its known antioxidant properties. In conclusion, the finds of the present thesis point out the ameliorative effect of PEBT on memory stages (acquisition, consolidation and retrieval). Likewise, PEBT improved memory impairment in mice. These effects seem to be due to strengthen the physiological glutamatergic tonus by PEBT and the antiapoptotic effect of PEBT. Therefore, PEBT could be considered a candidate for the prevention of memory deficits such as those observed in DA. memória inclui pelo menos três tipos de processamento relacionados entre si: aquisição, consolidação e evocação. A memória é afetada quando as sinapses encarregadas de fazer ou evocar memórias encontram-se alteradas. A doença de Alzheimer (DA) é a causa mais comum de demência. A DA é caracterizada por danos cognitivos, acúmulo de peptídeo β-amiloide (Aβ) e disfunção colinérgica. Além disso, o estresse oxidativo está associado à DA. Uma vez que ainda não há cura para a DA e as terapias atuais são apenas paliativas, torna-se importante a busca de novos compostos para melhorar danos cognitivos. Com o estudo dos efeitos biológicos de compostos de telúrio, muitas aplicações estão sendo descobertas. Neste sentido, o composto orgânico de telúrio 2-feniletinil-butiltelúrio (PEBT) apresenta efeito antioxidante. O objetivo deste estudo foi caracterizar o PEBT como uma alternativa promissora para a melhora e prevenção de danos cognitivos, usando modelos experimentais da DA em camundongos. Primeiramente, avaliou-se o efeito de uma única dose oral (p.o) de PEBT (10 mg/kg) na memória, utilizando a tarefa da esquiva inibitória. O tratamento com PEBT 1 h antes do treino, imediatamente após o treino ou 1 h antes do teste da esquiva inibitória aumentou a latência comparada com os animais controles, melhorando a aquisição, consolidação e evocação da memória, respectivamente. A captação de glutamato, mas não a liberação deste neurotrasmissor, foi inibida em córtex e hipocampo de camundongos após 1 h de tratamento com PEBT. Após 24 h, a inibição da captação de glutamato no córtex não foi mais evidenciada. A melhora da memória causada pelo PEBT parece ser mediada através da interação com os transportadores de glutamato. Além disso, o tratamento subcrônico com PEBT (1 mg/kg, p.o., por 10 dias) após a injeção de Aβ(25-35) (3 nmol/3 μl/per site, intracerebroventricular) reverteu o prejuízo no aprendizado e na memória causados por Aβ nas tarefas do labirinto aquático de Morris e na esquiva inibitória. O PEBT (10 mg/kg, p.o.), adminstrado 30 min antes da escopolamina (1 mg/kg, intraperitoneal), também protegeu do dano de memória causado por este agente anticolinérgico no labirinto aquático de Morris. Quando a escopolamina foi administrada 30 min antes do treino ou teste, ou imediatamente após o treino da esquiva inibitória houve dano na aquisição, evocação e consolidação da memória, respectivamente. O PEBT, administrado 30 min antes da escopolamina, protegeu do dano na consolidação e evocação da memória, mas não na aquisição. Não houve diferença nas atividades locomotora e exploratória dos animais tratados com o PEBT no teste do campo aberto. Finalmente, o efeito antiapoptótico do PEBT foi avaliado. Células do epitélio pigmentado da retina humana (linhagem ARPE-19) foram expostas ao estresse oxidativo induzido pelo fator de necrose tumoral-α (10 ng/ml) e H2O2 (600 μM). O PEBT (7.5 e 10 μM), quando pré-incubado por 1 h, protegeu contra a apoptose induzida pelo estresse oxidativo e este efeito permaneceu até 6 h após a indução. O PEBT (5 e 10 μM) inibiu a clivagem da poli(ADP-ribose) polimerase (PARP) induzida por estresse oxidativo e, também, restaurou a fosforilação da quinase regulada por sinal extracelular (ERK). O efeito protetor do PEBT contra o estresse oxidativo parece envolver a clivagem da PARP e a regulação da fosforilaçao de ERK, além de sua atividade antioxidante. Nesse sentido, os resultados apresentados nesta tese destacam o efeito do PEBT na melhora das três fases da memória, bem como em modelos de dano cognitivos em camundongos. Estes resultados parecem estar relacionados ao aumento do tônus glutamatérgico causado pelo PEBT e seu efeito antiapoptótico. Assim sendo, estes dados sugerem que o PEBT poderá, futuramente, ser considerado candidato para a prevenção de danos de memória, como aqueles observados na DA.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Pesticides are substances used in agricultural areas and public health programs to control pests and disease vectors. Among pesticides, organophosphates (OPs) are considered the most toxic to vertebrates. Diphenyl diselenide [(PhSe)2] is an organoselenium compound that presents pharmacological activities, among that the antioxidant effect. Therefore, the aim of this study was to evaluate the pharmacological effects of (PhSe)2 in acute models of toxicity induced by chlorpyrifos (CPF) and acephate (AC) in rats, as well as to investigate the hyperglycemic and hyperlipidemic effects of CPF which has not been described. In the first experimental protocol (article 1), the effect of (PhSe)2 on hepatic and hematological toxicity induced by CPF in rats was evaluated. The animals were pre-treated by intragastric route (p.o.) with (PhSe)2 (5 mg/kg) once a day for 7 days. On the 8th and 9th days, (PhSe)2 (5 mg/kg; p.o.) was administered to rats 30 min prior to subcutaneous (s.c.) injection of CPF (50 mg/kg). Twenty-four hours after the last CPF injection, rats were killed. The aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT) and lactate dehydrogenase (LDH) activities were determined in plasma of rats. Lipid peroxidation, protein carbonyl and non-protein thiol (NPSH) levels as well as catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and gluthatione S-transferase (GST) activities were determined in livers of rats. Hematologic parameters were also assayed. CPF caused an increase in AST, ALT and LDH activities, an increase in lipid peroxidation and protein carbonyl levels, a decrease in NPSH levels and an inhibition of CAT, GPx, SOD and GST activities. In addition, CPF exposure caused hematologic toxicity, evidenced mainly by a decrease in total leukocytes levels. (PhSe)2 protected against toxic effects induced by CPF in rats. Moreover, (PhSe)2 increased per se NPSH levels and GST activity in livers of rats. In the second experimental protocol (article 2), the effect of (PhSe)2 on metabolic disorders induced by AC in rats was investigated. (PhSe)2 (10 or 30 mg/kg; p.o.) was administered to rats 1 hour prior to AC administration (140 mg/kg; p.o.). Two hours after AC administration, rats were killed. Glucose and corticosterone levels as well as the lipid status were determined in plasma of rats. Cardiovascular risk factor and the atherogenic index were calculated. Glycogen levels as well as tyrosine aminotransferase (TAT) and glucose-6-phosphatase (G6Pase) activities were determined in livers of rats. Cerebral acetylcholinesterase (AChE) activity was assayed. AC induced an increase in glucose, corticosterone and triglycerides (TG) levels, an increase in TAT and G6Pase activities and an inhibition of AChE activity. The cardiovascular risk factor [(TG/ high density lipoprotein (HDL)] was increased in AC exposed rats. (PhSe)2 attenuated these alterations, except for the increase of corticosterone levels and AChE activity inhibition. In the third experimental protocol (article 3), the hyperglycemic and hyperlipidemic effects of CPF in rats were investigated. The mechanisms involved in hyperglycemia induced by CPF were also studied. CPF was administered once to rats at the dose of 50 mg/kg, s.c. Animals were killed at 2, 4, 8, 12 e 24 hours after CPF administration. Glucose and corticosterone levels as well as lipid status and paraoxonase-1 (PON-1) activity were determined in plasma of rats. Cardiovascular risk factors and the atherogenic index were calculated. Glycogen levels as well as TAT and G6Pase activities were determined in livers of rats. Cerebral AChE activity was assayed. CPF caused an increase in glucose, glycogen, corticosterone, TG and low density lipoprotein (LDL) levels, an increase in TAT and G6Pase activities, a decrease in HDL levels and PON-1 activity and AChE activity inhibition. The cardiovascular risk factors and atherogenic index were increased in CPF exposed rats. The results of the present study demonstrated that (PhSe)2 protected against toxic effects induced by CPF and AC in rats. CPF exposure caused hyperglycemia and hyperlipidemia in rats. The gluconeogenesis pathway activation is involved in the hyperglycemic effect caused by CPF. Considering that the crescent use of OPs worldwide has been the cause of many severe human poisoning cases, the results of the present work are of great importance, since that (PhSe)2 may represent an alternative to alleviate the OPs-induced toxicity. Os agrotóxicos são substâncias empregadas nas áreas agrícolas e em programas de saúde pública, para o controle de pragas e vetores que transmitem doenças. Dentre os agrotóxicos, os inseticidas organofosforados (OFs) são considerados os mais tóxicos aos vertebrados. O disseleneto de difenila [(PhSe)2] é um composto orgânico de selênio para o qual já foram descritas diversas propriedades farmacológicas, entre elas a atividade antioxidante. Dessa forma, este trabalho teve como objetivos avaliar os efeitos farmacológicos do (PhSe)2 em modelos de toxicidade aguda induzida por clorpirifós (CPF) e acefato (AC) em ratos, bem como, avaliar os efeitos hiperglicêmico e hiperlipidêmico do CPF, os quais não estão descritos na literatura. No primeiro protocolo experimental (artigo 1), avaliou-se o efeito do (PhSe)2 na toxicidade hepática e hematológica induzida por CPF em ratos. Os animais foram pré-tratados com (PhSe)2 (5 mg/kg) pela via intragástrica (p.o.) uma vez ao dia durante 7 dias. No 8º e 9º dias o (PhSe)2 (5 mg/kg; p.o.) foi administrado 30 min antes da administração subcutânea (s.c.) de CPF (50 mg/kg). Os animais foram mortos vinte e quatro horas após a última administração de CPF. A atividade das enzimas aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT) e lactato desidrogenase (LDH) foram determinadas no plasma dos ratos. Os níveis de peroxidação lipídica, carbonilação de proteínas e tióis não-protéicos (SHNP), bem como a atividade das enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) foram determinados no fígado dos ratos. Os parâmetros hematológicos também foram analisados. O CPF causou aumento da atividade das enzimas AST, ALT e LDH, aumento dos níveis de peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas, diminuição dos níveis de SHNP e inibição das enzimas CAT, GPx, SOD e GST. Além disso, a exposição ao CPF causou toxicidade hematológica, evidenciada principalmente pela diminuição dos níveis de leucócitos totais. O (PhSe)2 protegeu contra os efeitos tóxicos induzidos pelo CPF em ratos. Além disso, o (PhSe)2 aumentou per se os níveis de SHNP e a atividade da GST no fígado dos ratos. No segundo protocolo experimental (artigo 2), investigou-se o efeito do (PhSe)2 nos distúrbios metabólicos induzidos por AC em ratos. O (PhSe)2 (10 ou 30 mg/kg; p.o.) foi administrado aos animais 1 hora antes da administração de AC (140 mg/kg; p.o.). Os animais foram mortos duas horas após a administração de AC. Os níveis de glicose e corticosterona bem como o perfil lipídico foram determinados no plasma dos ratos. Os fatores de risco cardiovascular e o índice aterogênico foram calculados. Os níveis de glicogênio bem como a atividade das enzimas tirosina aminotransferase (TAT) e glicose-6-fosfatase (G6Pase) foram analisados no fígado dos ratos. A atividade da acetilcolinesterase (AChE) cerebral também foi determinada. O AC causou aumento dos níveis de glicose, corticosterona e triglicerídios (TG), aumento da atividade das enzimas TAT e G6Pase e inibição da AChE. O fator de risco cardiovascular [(TG/lipoproteína de alta densidade (HDL)] aumentou nos ratos expostos ao AC. O (PhSe)2 atenuou essas alterações, exceto para o aumento dos níveis de corticosterona e para a inibição da AChE. No terceiro protocolo experimental (artigo 3), investigou-se o efeito hiperglicêmico e hiperlipidêmico do CPF em ratos. Também foram estudados os mecanismos envolvidos no efeito hiperglicêmico do CPF. O CPF foi administrado uma única vez na dose de 50 mg/kg, s.c.. Os animais foram mortos em diferentes tempos após a administração de CPF (2, 4, 8, 12 e 24 horas). Os níveis de glicose e corticosterona bem como o perfil lipídico e a atividade da paraoxonase-1 (PON-1) foram determinados no plasma dos ratos. Os fatores de risco cardiovascular e o índice aterogênico foram calculados. Os níveis de glicogênio bem como a atividade das enzimas TAT e G6Pase foram analisados no fígado dos ratos. A atividade da AChE cerebral também foi determinada. O CPF causou aumento dos níveis de glicose, glicogênio, corticosterona, TG e lipoproteína de baixa densidade (LDL), aumento da atividade das enzimas TAT e G6Pase, diminuição dos níveis de HDL e da atividade da PON-1 e inibição da atividade da AChE. Os fatores de risco cardiovascular e o índice aterogênico aumentaram nos animais expostos ao CPF. Os resultados do presente trabalho demonstraram que o (PhSe)2 protegeu contra a toxicidade induzida por CPF e AC em ratos. A exposição ao CPF causou hiperglicemia e hiperlipidemia em ratos. A ativação da via da gliconeogênese está envolvida no efeito hiperglicêmico causado pelo CPF. Considerando-se que a exposição aos OFs é cada vez mais freqüente e que é a causa de diversas doenças, os resultados deste trabalho são de grande importância, uma vez que o (PhSe)2 pode representar uma alternativa para atenuar a toxicidade causada pelos OFs.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Gastric ulcer is a world widespread illness that affectes a great number of people and it is correlated to life style, food intake, alcohol and smoke in association or not to stress behavior. The lesions are in association with oxygen reactive species (ROS) production. It is been know that some elements, selenium and zinc, shows great effect scavenger in detoxification of ROS production, avoiding many damages caused by ROS. Based on these considerations, the present study intend to investigate the effect of oral administration of diphenyl diselenide (PhSe)2 and zinc chloride (ZnCl2) in an experimental model of gastric lesion induced by oral administration of ethanol 70% in rats and, particularly the involvement of oxidative stress. For this propose we measured TBARS production, reactive species (RS) levels, ascorbic acid content, total e non-protein thiol groups, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities from stomach and intestine of rats exposed to ethanol additionally, damage in tissues were measure by micro and macroscopic histopathology analyses. The model of gastrointestinal lesions induced by ethanol is widely used by many authors because it is a model that causes various changes in gastric tissue, exacerbated ROS formation, imbalance in antioxidant defenses and modification of the activity of several enzymes involved in ROS detoxification. In this study, oral ethanol 70% was administered in rats to cause gastric lesions and to enhance oxidative stress. Stomach´s micro and macroscopic analyses showed that (PhSe)2 at low doses (0.01 and 1.0 mg/kg) protected and reverted gastric lesions and attenuated the oxidation alterations caused by ethanol. Similar results could be verified when ZnCl2 (27 mg/kg) was administered orally. ZnCl2 demonstrated to be efficient in to protect and reverse the injuries against gastrointestinal damage caused by ethanol. These elements restored the biochemical parameters to normal values. Macroscopic analyses revealed that both elements, selenium and zinc, could protect and re-epithelialize the stomach. Pre- and post-treatment with (PhSe)2 showed benefic effects against lipid peroxidation measured by TBARS production, wich diminished, even as an enhancement of ascorbic acid content and stomach SOD activity when compared to ethanol. It was also verified for ZnCl2 (27 mg/kg), an ability to protect and to reverse against gastrointestinal damages caused by ethanol, even though this element was able to restore biochemical parameters to control values. Macroscopic analyses showed that ZnCl2 had positive results in prevent and re-epithelialize the mucosa against lesions. ZnCl2 significantly protected and reversed gastrointestinal TBARS and RS production that were enhanced by ethanol as well as prevented and reversed for total SH groups. However, ZnCl2 only protected the diminished in gastrointestinal ascorbic acid content and prevented and restored the decreased of stomach and intestine CAT activity. Therefore, this study is a promising field to development of new drugs and new therapies and also can take to a better understanding of mechanism of action involved in the gastric antioxidant process, even though to enhance the research about elements effects in gastrointestinal ulcers. A úlcera gástrica é uma doença que afeta um grande número de pessoas no mundo, sendo conseqüência do estilo de vida, dos hábitos alimentares, do alcoolismo e tabagismo associados ou não ao estresse. Essas lesões estão intimamente associadas à produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). Sabe-se que elementos como o selênio e o zinco apresentam grande eficiência em eliminar as EROs, evitando assim uma série de danos causados pela formação das mesmas. Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar o efeito da administração oral do disseleneto de difenila (PhSe)2 e do cloreto de zinco (ZnCl2) no modelo experimental de lesão gastrointestinal induzido oralmente por etanol 70% em ratos, avaliando o envolvimento do estresse oxidativo. Foram avaliados a produção de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), os níveis de espécies reativas (RS), o conteúdo de ácido ascórbico e de grupos tióis (SH) totais e não protéicos, a atividade da enzima superóxido dismutase (SOD) e da catalase (CAT), bem como os danos teciduais através de análises micro/macroscópicas e histopatológicas do tecido gastrointestinal. O modelo de indução de lesões gastrointestinais por etanol é bastante utilizado por diversos autores, pois causa diversas alterações no tecido gástrico; formação exacerbada de EROs, desequilíbrio nas defesas antioxidantes e modificação na atividade de diversas enzimas responsáveis pela detoxificação das EROs. Nesse trabalho, o etanol 70% foi administrado aos ratos por via oral a fim de induzir lesões gástricas e aumentar o estresse oxidativo no tecido gastrointestinal. Os resultados mostram que nas análises macro e microscópicas de estômago o (PhSe)2, em baixas doses (0,01 à 1,0 mg/kg), reverteu e protegeu o tecido gástrico frente às lesões. O pré- e o pós-tratamento com (PhSe)2 apresentaram efeitos benéficos contra a peroxidação lipídica através da medida dos níveis de TBARS os quais diminuíram, bem como um aumento no conteúdo de ácido ascórbico e aumento na atividade da SOD de estômago de ratos quando comparados ao etanol. O mesmo ocorreu para o ZnCl2 que na dose de 27 mg/kg demonstrou ser eficaz na proteção e reversão das injúrias gastrointestinais causadas pelo etanol, uma vez que restaurou os parâmetros bioquímicos analisados a níveis normais. Na análise macroscópica, o ZnCl2 apresentou resultados positivos na proteção e na re-epitelização do tecido gástrico frente as lesões. O ZnCl2 protegeu e reverteu significativamente os níveis de TBARS e de RS gastrointestinais que foram aumentados pelo etanol, também preveniu e restaurou o decréscimo nos níveis de grupos SH totais de estômago e intestino. Entretanto, o ZnCl2 somente protegeu a diminuição no conteúdo de ácido ascórbico gastrointestinal. O decréscimo na atividade da CAT de estômago e de intestino foi prevenido e restaurado pelo zinco frente às lesões. Portanto, este trabalho trata de um campo promissor para o desenvolvimento de novos fármacos e de novas terapêuticas e poderá nos levar a uma melhor compreensão dos mecanismos de ação envolvidos no processo antioxidante gástrica, bem como contribuir no avanço das pesquisas contra lesões gastrointestinais.

Oxidative stress has been implicated in the pathophysiology of several neurological diseases since the brain is an organ highly susceptible to oxidative damage. Temporal lobe epilepsy (TLE) has been widely studied due to the high prevalence rate and refractoriness to drug treatment. In addition, the ELT can be associated with psychiatric comorbidities, such as depression. Since many organoselenium compounds have antioxidant and neuroprotective properties, this study investigated the effects of 2,2'-dithienyl diselenide (DTDS) on seizures induced by kainic acid (KA), an experimental model of TLE, as well as its antioxidant potential in vitro and antidepressant-like activity in rats. The results showed that DTDS (100 mg/kg, per oral) reduced seizures induced by KA administration (10 mg/kg, intraperitoneal), which were demonstrated by behavioral tests and electroencephalographic analysis. The increase in the hippocampal content of reactive species and protein carbonylation as well as the stimulation of Na+ K+ ATPase activity caused by KA were reduced by DTDS (50 and 100 mg/kg). In addition, DTDS (100 mg/kg) protected against hippocampal degeneration resulting from exposure of rats to KA. DTDS, at low concentrations (μM range), reduced the content of reactive species, protein carbonylation and lipid peroxidation in rat brain homogenate in vitro and presented mimetic properties to dehydroascorbate (DHA) reductase and glutathione Stransferase (GST), important enzymes for antioxidant function. The results also revealed that DTDS was effective in inhibiting the activity of monoamine oxidase (MAO) A and B in rat brain homogenate in vitro (25-100 μM) and in causing a reduction on immobility time of rats in the forced swimming test (FST) (50 and 100 mg/kg, per oral). These findings suggest that DTDS produced an anticonvulsant action in the KA model and attenuated the subsequent oxidative damage and neuronal loss in hippocampus. Furthermore, the data showed that DTDS had antioxidant and MAO non-selective inhibitor effects in rat brain in vitro and antidepressant-like action in rats. Therefore, DTDS may be useful as a therapy for the treatment of comorbidity ELT/depression. O estresse oxidativo tem sido implicado na patofisiologia de diversas doenças neurológicas uma vez que o cérebro é um órgão altamente susceptível ao dano oxidativo. A epilepsia do lobo temporal (ELT) tem sido amplamente estudada devido à alta taxa de prevalência e refratariedade ao tratamento medicamentoso. Além disso, a ELT pode estar associada com comorbidades psiquiátricas, tais como a depressão. Tendo em vista que muitos compostos orgânicos de selênio apresentam propriedades antioxidantes e neuroprotetoras, este trabalho investigou os efeitos do 2,2 -disseleneto de ditienila (DSDT) sobre as convulsões induzidas por ácido caínico (KA), um modelo experimental de ELT, bem como seu potencial antioxidante in vitro e atividade do tipo antidepressiva em ratos. Os resultados mostraram que o DSDT (100 mg/kg, via oral) reduziu as convulsões induzidas pela administração de KA (10 mg/kg, intraperitoneal), as quais foram demonstradas a partir de testes comportamentais e análise eletroencefalográfica. O aumento do conteúdo hipocampal de espécies reativas e de carbonilação de proteínas bem como a estimulação da atividade da Na+ K+ ATPase causados pelo KA foram reduzidos por DSDT (50 e 100 mg/kg). Além disso, o DSDT (100 mg/kg) protegeu contra a degeneração hipocampal resultante da exposição de ratos ao KA. O DSDT em baixas concentrações (na faixa de μM) reduziu o conteúdo de espécies reativas, carbonilação de proteínas e peroxidação lipídica em homogenato de cérebro de ratos in vitro e apresentou propriedades miméticas à deidroascorbato (DHA) redutase e à glutationa Stransferase (GST), enzimas importantes para a função antioxidante. Os resultados também revelaram que o DSDT foi efetivo em inibir a atividade da monoamino oxidase (MAO) A e B em homogenato de cérebro de ratos in vitro (25-100 μM) e em causar uma redução no tempo de imobilidade de ratos no teste do nado forçado (TNF) (50 e 100 mg/kg, via oral). Estes achados sugerem que o DSDT produziu uma ação anticonvulsivante no modelo do KA e atenuou o subseqüente dano oxidativo e a perda neuronal em hipocampo. Além disso, os dados mostraram que o DSDT teve efeito antioxidante e inibidor não-seletivo da MAO em cérebro de ratos in vitro bem como ação do tipo antidepressiva em ratos. Portanto, o DSDT pode ser útil como uma terapia para o tratamento da comorbidade ELT/depressão.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Among various antioxidant therapeutic applications, neuroprotective action is highlighted sinceoxidative stress is recognized as one of the events involved in cell damage which occur in most of neurological disorders, including Parkinson s disease (PD). Consequently, the search for natural and/or synthetic antioxidants which may be effective in the treatment of neurological disorders has grown over the past years. In this context, several studies have shown the antioxidant potential of selenium organic compound diphenyl diselenide (DPDS) in vitro and in vivo, but there are still few studies talking about antioxidant activity of Valeriana officinalis (V. officinalis). Likewise, there is no research on the possible beneficial effects of these agents in models of neurological diseases such as PD using Drosophila melanogaster (D. melanogaster), an specie that has been used with great reliability in the reproduction of dopaminergic dysfunction models. Thus, the objective of this study was to evaluate the in vitro antioxidant activity of V. officinalis, as well as, the effect of supplementation of extract from roots of this plant and DPDS on behavioral and biochemical changes induced by pesticide rotenone exposure in D. melanogaster. As a result, we verify that: ethanolic extract from V. officinalis inhibited the generation of TBARS caused by various pro-oxidants agents in rat s brain homogenate in vitro, diminished deoxyribose degradation and generation of reactive oxygen species (ROS) caused by quinolinic acid (QA); flies exposed to rotenone were significantly lower than control group in behavioral tests of climbind and open-field (number of crossings and immobility time) and higher incidence of mortality. V. officinalis treatment was effective in reducing these effects, except against the decrease in number of crossings. Exposure to rotenone decreased in flies cell viability and non protein thiol content, but V. officinalis treatment normalized to the control levels. Rotenone increased mRNA expression on superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and tyrosine hydroxilase (TH) enzymes, which were restored by treatment with V. officinalis; DPDS supplementation was not effective in offering protection against locomotor and biochemical alterations induced by rotenone. In addition, DPDS per se induced an increase in ROS production and decreased survival rate of flies. In general, data showed that V. officinalis may be a promising neuroprotective agent, since it was effective in reducing the oxidative damage caused by different neurotoxic agents and toxic effects caused by rotenone exposure. Thus, the use of this plant extract may be beneficial in reducing neurological disorders associated to the oxidative stress. In relation to the use of DPDS, further studies aimed at the concentrations used are necessary, given that the concentration tested in this work did not offer protection against rotenone damage effects, DPDS potentiated the effect of this pesticide on mortality and exhibited toxic effects per se. Overall, these results contribute to the advancement of research focused on the toxicology and pharmacology of natural and synthetic products and screening for agent that provide neuroprotection and may be promising to assist in the treatment of neurodegenerative diseases, including PD. Dentre as várias aplicações terapêuticas dos antioxidantes, destaca-se a ação neuroprotetora, uma vez que, o estresse oxidativo (EO) é reconhecido como um dos eventos envolvidos nos danos celulares que ocorrem na maioria das doenças neurológicas, incluindo a doença de Parkinson (DP). Consequentemente, a procura por antioxidantes naturais e/ou sintéticos que possam ser eficazes no tratamento de distúrbios neurológicos tem crescido muito ao longo dos últimos anos. Neste contexto, vários trabalhos têm evidenciado o potencial antioxidante do composto orgânico de selênio disseleneto de difenila (DPDS) in vitro e in vivo; mas, ainda, são escassos estudos acerca da atividade antioxidante da planta Valeriana officinalis (V. officinalis). Da mesma forma, ainda não há pesquisas sobre os possíveis efeitos benéficos desses agentes em modelos de doenças neurológicas, como a DP, utilizando a Drosophila melanogaster (D. melanogaster), uma espécie que vem sendo usada com bastante confiabilidade na reprodução de modelos de disfunção dopaminérgica. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antioxidante in vitro da V. officinalis, bem como, os efeitos oriundos da suplementação com o extrato da raiz desta planta e com DPDS sobre alterações comportamentais e bioquímicas induzidas pela exposição ao pesticida rotenona em D. melanogaster. Como resultados, verificamos que o extrato etanólico de V. officinalis inibiu a geração de TBARS causada por diferentes agentes pró-oxidantes, em homogeneizado de tecido cerebral de rato in vitro; diminuiu a degradação da desoxirribose e a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO), causada pelo ácido quinolínico (AQ); as moscas expostas à rotenona tiveram um desempenho significativamente inferior ao grupo controle nos testes comportamentais de escalada e campo-aberto (número de cruzamentos e tempo de imobilidade), bem como, uma maior incidência de mortalidade. O tratamento com V. officinalis foi eficaz em reduzir esses efeitos, exceto frente à diminuição do número de cruzamentos. A exposição à rotenona diminui a viabilidade celular e o conteúdo de tiol protéico das moscas, que foi normalizada aos níveis do controle pelo tratamento com V. officinalis. A rotenona aumentou a expressão de mRNA das enzimas Superóxido dismutase (SOD), Catalase (CAT) e Tirosina hidroxilase (TH) quando comparado ao grupo controle e a alteração observada na expressão da SOD e CAT foi restaurada pelo tratamento com V. officinalis; a suplementação com DPDS não foi eficaz em oferecer proteção contra as alterações locomotoras e bioquímicas induzidas por rotenona. Além disso, o DPDS induziu per se um aumento na produção de ERO e uma diminuição na taxa de sobrevivência das moscas. De forma geral, os dados obtidos mostram que a V. officinalis pode ser considerada um agente neuroprotetor promissor, uma vez que foi eficaz em reduzir os danos oxidativos causados por diferentes pró-oxidantes e os efeitos tóxicos causados pela exposição à rotenona. Assim, o uso do extrato desta planta pode ser benéfico na redução de complicações neurológicas associadas ao EO. Com relação ao uso do DPDS, mais estudos voltados para as concentrações utilizadas são necessários, tendo em vista que, na concentração testada neste modelo experimental, o mesmo não ofereceu proteção contra os efeitos danosos da rotenona, potencializou o efeito do pesticida sobre a taxa de mortalidade e exibiu efeitos tóxicos per se. De forma geral, esses resultados contribuem para o avanço das pesquisas voltadas para a toxicologia e farmacologia de produtos naturais e sintéticos e para a triagem de agentes que ofereçam neuroproteção e possam ser promissores para auxiliar na terapêutica de doenças neurodegenerativas, incluindo a DP.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Methylmercury (MeHg) is a highly toxic environmental contaminant that can be accumulated on several tissues, inducing cellular dysfunction on various organs, especially in the central nervous system (CNS). The mechanisms involved in the uptake, accumulation and toxicity of mercury (Hg) remain unclear. However, it has been suggested that the neurotoxicity mediated by MeHg induces changes in both glutamatergic system and calcium homeostasis. Indeed, the literature reports that calcium per se is able in inducing cellular damage. Thus, mercury and calcium can exert distinct or linked toxic effect that lead to mitochondrial and cellular dysfunction. The purpose of this study was to analyze the mechanisms of uptake and accumulation of mercury on liver slices exposed to MeHg or MeHg-Cysteine complex, as well as to compare the mitochondrial and cellular toxicity caused by both forms of MeHg. Moreover, this work examined the role of glutamatergic system on the toxicity mediated by MeHg in slices of cerebral cortex from rats and the effects of calcium exposure in mitochondria sustained with different energetic substrates. Our results showed that the mercury uptake was higher in the slices exposed to the MeHg-Cys complex that MeHg exposed slices. Indeed, the pretreatment with methionine (Met) (for 15 min.) reduced Hg uptake in liver slices. Likewise, mitochondria isolated of liver slices showed similar effect on Hg uptake. Parameters as free radical generation; oxygen consumption and mitochondrial function/Cell viability were more affected by MeHg-Cys complex than MeHg alone. Met pre-treatment was effective in preventing the MeHg or MeHg-Cys-induced toxicity in both liver slices and mitochondria. In cortical brain slices, the neurotoxicity induced by MeHg was verified only at higher concentration tested and after 2 or 5 hours of exposure. In addition, compounds that potentially modulate glutamatergic system (MK-801, guanosine, organo selenium compounds) were effective in preventing the MeHg-induced free radical generation. In mitochondria isolated from liver, Ca2+ caused an inhibition on the complex I activity; however, calcium did not alter the mitochondrial complex II activity. At low concentration, calcium exposure caused a small decrease in the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) in Malate/Glutamate (Ma/Glu) and Succinate (Succ)-supported mitochondria. On the order hand, higher calcium levels were associated with a total ΔΨm loss in both Mal/Glu and Succ-oxidizing mitochondria. The mitochondrial redox state (NADP(H) and GSH pool) and oxygen consumption were extremely affected by calcium exposure only in Succ-supported mitochondria. Indeed, calcium caused an increase in free radical generation in mitochondria sustained with complex II substrate when compared to Mal/Glu-supported mitochondria. Taken together, our data collaborate to understanding the molecular mechanisms involved on the toxicology of mercury and calcium and consequently provide basis for further investigations on the role of Ca2+ and mercury in mitochondrial dysfunctions. In addition, the results obtained here may contribute to the discovery of new therapeutic agents capable of preventing or minimizing the damage induced by MeHg intoxication. O metilmercúrio (MeHg) é um contaminante ambiental altamente tóxico que pode ser bioacumulado em diferentes tecidos e consequentemente induzir disfunções celulares em diversos órgãos, especialmente no sistema nervoso central (SNC). Os mecanismos pelos quais o mercúrio (Hg) entra nos tecidos, se acumula e causa toxicidade em células e organelas ainda não se encontram totalmente elucidados. No entanto, estudos têm sugerido que a neurotoxicidade mediada pelo MeHg envolve alterações no sistema glutamatérgico e na homeostase do cálcio. Por outro lado, sabe-se que o cálcio (Ca2+) per se causa efeitos tóxicos nas células e principalmente em mitocôndrias. Assim o Hg e o Ca2+ podem induzir efeitos distintos ou interligados, os quais geralmente culminam com disfunção mitocondrial e morte celular. Com base nestes parâmetros, o presente trabalho visa elucidar os possíveis mecanismos moleculares envolvidos na captação e no acúmulo de Hg em fatias hepáticas expostas a forma livre de MeHg+ ou à forma complexada MeHg-Cisteína (MeHg-Cys), bem como, relacionar estes aspectos com a toxicidade celular e mitocondrial causada por ambas as formas de MeHg. Também foi alvo deste estudo a investigação do papel do sistema glutamatérgico na toxicidade mediada pelo MeHg em fatias de córtex cerebral de ratos e os efeitos do cálcio em mitocôndrias isoladas e sustentadas com diferentes substratos energéticos. Com relação à captação de Hg, nossos resultados mostram que fatias expostas ao complexo MeHg-Cys acumulam mais Hg que fatias expostas ao MeHg sozinho. Também foi observado que o pré-tratamento (15 min) com metionina (Met) reduziu significativamente a captação e o acúmulo de Hg nas fatias. Resultados similares foram verificados em mitocôndrias isoladas dessas fatiais. Nos parâmetros bioquímicos: geração de radicais livres, consumo de oxigênio e viabilidade celular/atividade mitocondrial, o complexo MeHg-Cys causou efeitos mais tóxicos quando comparado com o MeHg sozinho. O pré-tratamento com Met foi efetivo em prevenir as alterações mediadas por ambas as formas de mercúrio testadas. Os efeitos neurotóxicos do MeHg em fatias de córtex cerebral foram observados apenas nas maiores concentrações usadas e após 2 ou 5 horas de exposição. A utilização de compostos que possivelmente modulam a homeostase glutamatérgica (MK-801, guanosina e compostos orgânicos de selênio) preveniram os efeitos induzidos por MeHg na geração de radicais livres. Os efeitos do cálcio foram analisados em mitocôndrias isoladas e sustentadas com o substrato energético do complexo mitocondrial I: Malato/Glutamato (Mal/Glu) e do complexo II Succinato (Succ). Os resultados obtidos mostram que o cálcio inibiu a atividade complexo I; mas não alterou a atividade complexo II. Em baixas concentrações o cálcio causou uma pequena diminuição no potencial de membrana (ΔΨm) nas mitocôndrias sustentadas com Mal/Glu ou Succ. Por outro lado, uma perda total do potencial foi observada quando as mitocôndrias, sustentadas com ambos os substratos, foram expostas a altas concentrações de cálcio. A exposição ao cálcio causou uma redução no potencial redox (conteúdo NADP(H) e GSH) e no consumo de oxigênio nas mitocôndrias sustentadas com Succ quando comparado com as que receberam Mal/Glu. A geração de radicais livres foi aumentada em mitocôndrias expostas ao cálcio e sustentadas com Succ quando comparadas com as mitocôndrias sustentadas com substrato do complexo I. De forma geral, nossos resultados colaboram para a elucidação dos mecanismos moleculares envolvidos na citotoxicidade induzida por MeHg e por cálcio, bem como para um melhor entendimento sobre o papel destes elementos na indução de disfunção mitocondrial. Além disso, os resultados obtidos poderão contribuir para a descoberta de novos agentes terapêuticos usados para prevenir ou minimizar danos teciduais associados à intoxicação humana por MeHg.