Desacoplamento mitocondrial e estresse oxidativo em espermatozoides suínos resfriados

A espécie suína (Sus scropha domesticus) possui relevância nos âmbitos da pesquisa, da xenotransplantação e da produção de carnes. O resfriamento de sêmen é capaz de reduzir o metabolismo celular e possibilitar o armazenamento dos gametas, sendo auxiliar durante práticas de reprodução assistida. Contudo, os espermatozoides suínos são sensíveis ao estresse oxidativo gerado durante o processo de resfriamento. O 2,4 dinitrofenol (DNP) poderia gerar o desacoplamento mitocondrial reduzindo o estresse oxidativo e prolongando indiretamente a viabilidade e capacidade fertilizante de espermatozoides suínos resfriados pela diminuição de espécies reativas de oxigênio. O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos do desacoplamento mitocondrial induzido pelo DNP e os efeitos desse desacoplamento sobre as de fluidez e integridade de membrana plasmática, funcionalidade de mitocôndria, motilidade espermática, além dos parâmetros de estresse oxidativo de lipoperoxidação e produção de espécies reativas de oxigênio, durante o resfriamento a 17 °C de 24 até 96 horas. Utilizou-se 22 ejaculados expostos ao diluente Betsville Thawing Solution (BTS) (controle) e ao mesmo diluente acrescido das concentrações de 0,01 µM (T1); 0,1 µM (T2); 1,0 µM (T3) e 10 µM (T4) de DNP. Através do teste de Shapiro-Wilk as variáveis que não apresentaram normalidade, tiveram suas médias comparadas pelo teste de KruskalWallis. As análises estatísticas demonstraram que o DNP não se diferiu do controle independente do tempo de armazenamento, para nenhuma das variáveis analisadas. Possivelmente, a falta de ação sobre as mitocôndrias, ou seja, a não promoção do desacoplamento mitocondrial foi o motivo principal para a falta dos efeitos do DNP. Acredita-se que a utilização do DNP em temperaturas mais elevadas por estas promoverem aumento da fluidez de membrana e/ou o aumento das concentrações de DNP poderiam gerar efeitos significativos sobre as mitocôndrias e demais variáveis analisadas. Finalmente, o DNP nas concentrações testadas não se diferiu do controle em todas as variáveis analisadas independente do tempo de armazenamento.

Efeito da exposição ao herbicida glifosato sobre parâmetros bioquímicos, moleculares e espermáticos do peixe Danio rerio

Agroquímicos são amplamente utilizados na atividade agrícola com o objetivo de aumentar a produção e melhorar a qualidade dos alimentos, no entanto podem vir a gerar danos ao meio ambiente e a organismos não-alvo. Dentre esses pesticidas encontra-se o herbicida glifosato, o qual vem sendo mais utilizado mundialmente. Seu mecanismo de ação se dá através da inibição da enzima 5-enolpiruvilshikimato-3- fosfatosintase, intermediária da síntese de aminoácidos aromáticos essenciais em plantas. Pouco se sabe sobre os efeitos da substância glifosato em animais, pois os estudos realizados visam principalmente os efeitos da formulação comercial, a qual contém surfactantes e outras substâncias inertes. Tendo isso em vista, esse estudo avaliou o efeito do glifosato no teleósteo Danio rerio considerando parâmetros de estresse oxidativo, atividade e expressão da acetilcolinesterase e parâmetros reprodutivos. Foram feitas exposições a 5 mg/L e 10 mg/L de glifosato, mais um grupo controle por 24 e 96 horas, somente com peixes machos. Para análise bioquímica foram retirados cérebro, brânquias e músculo; para análise molecular, cérebro e músculo; e para análise na qualidade espermática dos peixes, os testículos. Quanto às análises bioquímicas houve um aumento na capacidade antioxidante contra radicais peroxil nas brânquias na concentração de 5 mg/L após 24 horas de exposição; uma redução na peroxidação lipídica no cérebro na maior concentração (10 mg/L) após 24h e um aumento da mesma em músculo, também em 10 mg/L, após 96 horas. Não foi observada alteração na geração de espécies reativas de oxigênio decorrente da exposição ao glifosato, assim como na atividade da enzima acetilcolinesterase; já na expressão gênica desta enzima houve uma diminuição no cérebro após 24 horas de exposição e um aumento no cérebro e no músculo após 96 horas. Quanto à qualidade espermática dos peixes, houve uma redução na motilidade e período de motilidade dos espermatozóides nas concentrações de 5 mg/L e 10 mg/L em ambos tempos de exposição; na concentração de 10 mg/L ainda houve uma redução da funcionalidade mitocondrial, integridade de membrana do espermatozóide e integridade de DNA após 24 e 96 horas. Sendo assim, o glifosato se mostrou capaz de alterar o balanço oxidativo dos tecidos do peixe Danio rerio bem como alterar significativamente a expressão gênica da enzima acetilcolinesterase. Além disso, nossos resultados demonstram que o glifosato pode interferir na reprodução deste animal, através da redução de sua qualidade espermática.

Parâmetros do metabolismo oxidativo na anêmona-do-mar Bunodosoma cangicum: variação sazonal e efeitos da exposição ao ar

Bunodosoma cangicum é uma anêmona-do-mar que habita a faixa intermarés nas regiões sul e sudeste do Brasil. Assim como outros animais característicos destes locais, esta espécie de anêmona enfrenta diariamente as mudanças nos parâmetros ambientais decorrentes do ciclo de marés, os quais podem variar conforme a estação do ano. Estas mudanças podem alterar o metabolismo oxidativo dos animais destes habtats, que pode também ser influenciado pelas diferentes estações ao longo do ano. Portanto, a influência de dois períodos distintos durante o ano além da exposição ao ar sobre parâmetros oxidativos (Capacidade antioxidante total contra radicais peroxil - ACAP, atividade da glutamato cisteína ligase - GCL, conteúdo de glutationa reduzida - GSH e nível de perxidação lipídica - LPO) foi avaliada em anêmonas-do-mar coletadas em situação de submersão ou de emersão em um perío do frio e um quente (final de inverno/começo de primavera e início de outono). A resposta destes parâmetros, bem como do conteúdo de espécies reativas de oxigênio (ERO) e de adenosina trifosfato (ATP), também foi avaliada em animais submetidos diariamente à exposição ao ar (3 h) em laboratório por 30 dias. Com relação aos parâmetros oxidativos considerando apenas os diferentes períodos do ano, uma maior atividade da GCL foi observada durante o período mais frio, assim como um maior nível de LPO neste mesmo período. Com relação à exposição ao ar, no que diz respeito às defesas antioxidantes, em animais coletados em emersão foi observado uma maior atividade da GCL durante o período quente, além de uma maior ACAP e um menor conteúdo de GSH em anêmonas-do-mar coletadas, tanto no período frio como quente. Com relação aos danos oxidativos, um maior nível de LPO foi encontrado em anêmonas-do-mar coletadas durante emersão no período mais (outono). De forma geral, não foi observado um padrão de variação dos parâmetros oxidativos em função da hora do dia, evidenciando-se apenas uma diminuição na ACAP e um aumento da GSH, em torno das 13h, em animais coletados durante a estação mais quente. As 7 anêmonas-do-mar expostas ao ar sob condições controladas de laboratório mostraram variações transitórias da ACAP (aumento) e do conteúdo de GSH (redução) após a reoxigenação. Estes resultados indicam que alguns parâmetros oxidativos de B. cangicum apresentam variação sazonal enquanto outros são afetados pela exposição ao ar. No entanto, o padrão de resposta destes parâmetros é diferente em campo e em laboratório, sugerindo que os parâmetros controlados em laboratório, tais como temperatura, fotoperíodo e iluminação, modificam a resposta do metabolismo oxidativo de B. cangicum à exposição ao ar em campo.

Modulação da capacidade antioxidante e de detoxificação no peixe Cyprinus carpio (Cyprinidae) após tratamento com nanocápsulas de ácido lipóico

O metabolismo aeróbico é muito eficiente no processo de geração de energia, no entanto, é uma fonte de produção de espécies reativas de oxigênio (ERO). Para a prevenção dos efeitos potencialmente danosos dessas ERO, os organismos desenvolveram um sistema de defesa antioxidante (SDA), que inclui compostos enzimáticos e não enzimáticos. O ácido lipóico (AL) é uma molécula lipo e hidro solúvel, com capacidade de atravessar membranas celulares. Ele possui propriedades antioxidantes, auxiliando na eliminação de ERO, induzindo a expressão de genes importantes nas defesas antioxidantes, quelando metais e interagindo com outros antioxidantes. Trabalhos prévios demonstraram que nanocápsulas poliméricas de ácido lipóico favoreceram a proteção deste antioxidante, aumentando sua estabilidade físico- química em comparação com formulações contendo ácido lipóico livre. O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar o efeito do AL livre e do AL em nanocápsulas sobre a atividade de enzimas antioxidantes (glutamato-cisteína ligase, GCL e glutationa-S- transferase, GST), a concentração de glutationa reduzida (GSH) e sub-produtos da peroxidação lipídica (malondealdeído, método TBARS) e da expressão de genes que codificam para as diferentes formas da enzima GST (alfa e pi). Para isso o peixe Cyprinus carpio (Cyprinidae) foi exposto a uma dose de 40 mg/kg a diferentes formas de AL (livre e em nanocápsulas) por injeção intraperitoneal (duas injeções, sendo a primeira no tempo 0 e a segunda após 24 h), sendo logo sacrificados a diferentes tempos da primeira injeção (48 h, 96 h e uma semana), sendo dissecados o cérebro, fígado e músculo dos peixes de cada tratamento. Os resultados obtidos indicam que os órgãos respondem de forma diferente. A curto prazo, o fígado foi o principal órgão a apresentar respostas antioxidantes após tratamento com AL, enquanto que a longo prazo o cérebro e o músculo se mostraram mais responsivos em termos antioxidantes quando 6 comparado ao fígado. Foi também importante a forma em que o AL é administrado, livre ou em nanocápsulas, sendo observado que um mesmo órgão em um mesmo tempo de exposição pode responder de forma diferente de acordo com o tipo de AL que está sendo utilizado. Além disso, o efeito antioxidante do AL nanoencapsulado parece ser mais efetivo quando utilizado a longo prazo, sugerindo que a forma nanoencapsulada libera o antioxidante em forma mais lenta. Os resultados também indicam que a composição da nanocápsulas deve ser levada em consideração, uma vez que foi observado um efeito antioxidante significativo nos tratamentos que continham apenas a nanocápsulas, sem o AL. Sugere-se que este efeito ocorra devido à produção endógena do próprio antioxidante em questão, favorecida pela composição da própria nanocápsula, que possui ácido octanóico, substrato para a síntese de AL. Também se observou um efeito pró-oxidante em alguns tratamentos onde foi utilizada esta formulação, sugerindo que alguns componentes da nanocápsula, como por exemplo, o surfactante que é utilizado para estabilizar a suspensão, possam aumentar a suscetibilidade dos órgãos ao estresse oxidativo.

Células de anêmonas Bunodosoma cangicum expostas ao cobre: citotoxidade, defesa e dano de DNA

Anêmonas-do-mar são pólipos solitários, bentônicos, de pouca mobilidade, que habitam regiões entre-marés. Devido a estas características, são organismos que podem ser atingidos diretamente pela poluição aquática, no entanto, são pouco utilizados como modelo ecotoxicológico. O cobre é um metal essencial, que em altas concentrações pode ser tóxico, sendo bastante comum em ecossistemas marinhos. Um dos mecanismos de toxicidade do cobre envolve a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), podendo levar as células ao estresse oxidativo, que tem como característica danos celulares, inclusive no DNA. Muitos organismos possuem um mecanismo que bombeia os xenobióticos para fora da célula – multixenobiotic resistance (MXR) – que visa prevenir as células dos danos tóxicos causados pelo contaminante. Com isso, o presente trabalho estudou a capacidade de defesa e dano ao DNA à toxicidade causada pelo cobre em células de anêmonas Bunodosoma cangicum. Para isto, células de anêmonas, mantidas em cultura primária através de explante do disco podal, foram expostas ao cobre a duas concentrações (7,8 µg.L-1 Cu e 15,6 µg.L-1 Cu), além do grupo controle, por 6 e 24 h. Antes e após as exposições as células tiveram sua viabilidade avaliada através do método de exclusão por azul de tripan (0,08%) para analisar a citotoxicidade. Parâmetros como a indução do mecanismo MXR através do método de acúmulo de rodamina-B, espécies reativas de oxigênio e ensaio cometa, também foram avaliados. Os resultados obtidos mostram que o cobre é citotóxico, sendo constatada uma queda na viabilidade e no número de células, principalmente após 24 h de exposição, sendo que na concentração de cobre de 15,6 µg.L-1 , foi possível observar uma diminuição de 40% na viabilidade e uma redução em 36% no número de células (p < 0,05, n = 6). Em relação ao fenótipo MXR, foi observada uma ativação do mecanismo apenas naquelas células expostas ao cobre 7,8 µg.L-1 (53%) no tempo de 24 h (p < 0,05, n = 5). Na análise da geração de ERO foi observado um aumento de 11,5% naquelas células expostas por 6 h na concentração mais alta de cobre 15,6 µg.L-1 . Nas células que foram expostas por 24 h, o aumento de espécies reativas pode ser percebido já na concentração de 7,8 µg.L-1 , elevando-se para cerca de 20% quando exposto a 15,6 µg.L-1 (p < 0,05, n = 4-5). Quanto ao dano de DNA, foram vistas quebras na molécula desde 7,8 µg.L-1 Cu em 6 h, com danos ainda mais salientes naquelas células expostas por 24 h, na concentração de 7,8 µg.L -1 Cu (p < 0,05, n = 3-4), e para 15,6 µg.L-1 Cu a viabilidade celular (número de células) não permitiu a análise. Com base nestes dados, pode-se dizer que o cobre, mesmo em baixas concentrações causa estresse em células de B. cangicum, sendo citotóxico. Este metal causa estresse oxidativo com dano à molécula de DNA mesmo com a ativação do mecanismo de defesa.

Análise morfofuncional de espermatozoides suínos e sua relação com a fertilidade in vivo

O espermatozoide é um dos constituintes seminal, sendo essencial para a fertilidade dos indivíduos, uma vez que nele está contido o material genético do progenitor masculino, o qual é transportado através do trato reprodutivo feminino até o encontro com o oócito. No que tange a célula espermática suína, existem poucos relatos acerca de suas as particularidades morfofuncionais, principalmente elencando os fatores relacionados e capazes de interferir na fertilidade desses animais. Devido à crescente relevância da espécie como modelo biológico e sua importância na produção comercial, torna-se necessário compreender a célula espermática, no que diz respeito às características estruturais e funcionais, relacionadas ao processo de fertilização. Assim, o presente trabalho avaliou a morfofisiologia da célula espermática, no que tange a motilidade espermática, integridade e fluidez de membrana plasmática, funcionalidade de mitocôndria, reação acrossomal, espécies reativas de oxigênio, peroxidação lipídica, oxidação de proteínas carbonil, integridade de DNA, capacidade antioxidante total, balanço iônico intracelular e teste de penetração em oócitos homólogos e relacionou essas características com a fertilidade in vivo (taxa de parição). Foi encontrada um diferença significativa na fertilização in vivo, podendo distinguir os animais em animais de alta fertilidade (fertilidade ≥ 70%) e animais de baixa fertilidade (fertilidade < 70%). Animais de alta fertilidade apresentam uma maior funcionalidade mitocondrial (p<0,05), menor fluidez de membrana plasmática (p<0,01) e maior capacidade antioxidante total (p<0,01). Sendo essas últimas correlacionadas de forma positiva à fertilidade in vivo, r= 0,77; p= 0,0003 e r= 0,63; p= 0,0049, respectivamente. Dentre as demais características não foi encontrada nenhuma diferença entre os grupos. Desta forma, este trabalho mostrou algumas características da célula espermática suína e fatores capazes de interferir na fertilidade dos animais. Possivelmente animais de alta fertilidade possuem um maior metabolismo celular, devido a um maior funcionalidade de mitocôndria, sendo capazes de balancear a produção excessiva de espécies reativas de oxigênio devido a uma maior capacidade antioxidante, além disso, 5 essas células, provavelmente também possuam uma metabolismo celular mais estável e compatível com os eventos reprodutivos, o que é indicado pela menor fluidez de membrana plasmática. Assim, avaliações como a fluidez de membrana plasmática, capacidade antioxidante total e funcionalidade mitocondrial das células espermáticas destacam-se como marcadores bioquímicos promissores para predizer a fertilidade in vivo em suínos.

Estudo do estresse oxidativo e expressão da aromatase e receptor relacionado ao estrógeno gama na placenta humana

 Introdução: Durante a gravidez, devido ao aumento da exigência metabólica placentária há um aumento na produção das espécies reativas de oxigénio (ROS) que podem causar, por exemplo, oxidação de ácidos graxos poli-insaturados na placenta, além disso, nesta fase ocorre um aumento na expressão da aromatase e do receptor relacionado ao estrógeno gama (ERRgama) na placenta humana. Objetivo: O objetivo do estudo foi avaliar os parâmetros de estresse oxidativo e imunomarcação da aromatase e do ERRgama na placenta humana. Métodologia: A capacidade antioxidante total (ACAP), atividade da glutamato cisteína ligase (GCL), concentração glutationa (GSH), peroxidação lipídica e imunomarcação da aromatase e do ERRgama foram analisados em tecido placentário de 58 parturientes. Estas análises foram relacionadas com os dados socio-demográficos das participantes. Resultados: Os recém-nascidos de mães fumantes nasceram com menor peso (p=0,001). A concentração de GSH diminuiu a produção da peroxidação lipídica (p<0,05), por outro lado, a atividade de GCL teve efeito oposto (p<0,001). Encontramos uma diminuição na capacidade antioxidante total e aumento da peroxidação lipídica (p<0,05) na placenta. A placenta de mães fumantes tinham menos marcação da aromatase (p=0,037) já, as mães mais velhas tiveram menos marcação do ERRgama (p=0,009) na placenta. A GSH teve efeito positivo na imunomarcação de ERRgama (p=0,001). Conclusões: A expressão da aromatase e do ERRgamma na placenta são alterados tanto por fatores exógenos, tais como o fumo do cigarro, como por fatores endógenos, tais como a concentração de GSH e a idade da mãe. Os marcadores de estresse oxidativo na placenta são mais elevados em mães mais velhas e em placenta com menor capacidade antioxidante total. 

Ação fotodinâmica da C-Ficocianina, pigmento extraído da Spirulina platensis, nas linhagens tumorais humanas K562 (não MDR) e K562 – Lucena 1 (MDR)

A C-ficocianina (C-FC), um pigmento comum nas cianobctérias e um dos mais abundantes constituintes da Spirulina platensis, vem sendo estudada por possuir várias propriedades como antioxidante, hepatoprotetora, antiinflamatória e inibidora da enzima COX-2. Alguns autores atribuem também a C-FC um efeito oxidante quando ela é o agente fotossensibilizante utilizado na terapia fotodinâmica (TFD), podendo ser um importante agente no tratamento do câncer. Entretanto ainda pouco se sabe sobre a ação da C-FC, como substância fotosensibilizante, no tratamento de ação fotodinâmica (AFD) em modelos biológicos. A AFD provoca a fotooxidação de substratos biológicos através da geração de espécies reativas de oxigênio produzidas pela associação entre um determinado comprimento de onda, uma substância fotosensível e oxigênio. Existem dois caminhos que levam a morte celular pelo processo de fotooxidação conhecidos como mecanismo do tipo I e tipo II. No mecanismo tipo I são gerados radicais como o radical ânion superóxido e radical hidroxila, enquanto no mecanismo do tipo II a espécie reativa de oxigênio gerada é o oxigênio singlete (1O2). A TFD da C-PC possui muitas vantagens em relação ao uso das hematoporfirinas e seus derivados, como rápida preparação e fácil purificação, ampla faixa de absorção do UV e visível, nenhum efeito local, e significativa redução da fotosensibilidade em tecidos normais por ter uma rápida metabolização em vivo. As pesquisas que avaliam os possíveis efeitos celulares da AFD têm sido também estendidas para as células tumorais que adquirem fenótipo de resistência a múltiplas drogas (MDR). A MDR é um fenômeno no qual células tumorais, selecionadas resistentes a um agente quimioterápico, adquirem resistência a outras drogas, 5 aparentemente não relacionadas. O fenótipo MDR é multifatorial, mas o mecanismo melhor estudado é a super expressão da glicoproteína-P, que é uma proteína de membrana capaz de fazer a extrusão de quimioterápicos para fora de célula. Com isso o objetivo deste estudo é avaliar a sensibilidade das linhagens celulares que expressem (Lucena) ou não (K562) o fenótipo MDR à AFD do pigmento C-FC, extraído da cianobactéria S. platensis, e propor um possível mecanismo de ação. A extração da C-PC foi feita no Laboratorio de Microbiologia e Engenharia de Bioprocesos (FURG). Diferentes concentrações de C-PC (0.025, 0.05, 0.10, 0.20 e 0.40 mg/ml para os testes de PDA da C-PC e 0.05, 0.10, 0.20, 0.40 e 0.60 mg/ml para os testes no escuro) foram usadas. O número de células viáveis foi avaliada imediatamente, 24 h e 48 h após o tratamento com C-PC ou PDA da C-PC através de exclusão por azul de trypan. A concentração de 0.05 mg/ml foi utilizada para determinar o possível papel da Pgp na resposta da linhagem Lucena e a concentração de 0.10 mg/ml foi utilizada nos testes de peroxidação lipídica (LPO), de produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e quantificação de apoptose/necrose. A PDA da CPC causou uma diminuição no número de células viáveis em ambas linhagens K562 (não MDR) e Lucena (MDR), sendo que a linhagem MDR foi menos sensível que a não MDR. Já nos testes realizados no escuro, nenhuma toxicidade foi encontrada para as duas linhagens. Nenhuma alteração na resistência da linhagem Lucena foi encontrada quando o modulador verapamil foi colocado durante o tratamento de APD com C-PC e até às 48h de acompanhamento após o tratamento. Também não foi encontrada diferença significativa de lipoperoxidação (LPO) mas houve uma tendência de aumento na produção de ROS, que foi mais evidente na linhagem K562. Além disso a linhagem Lucena apresentou uma produção basal de ROS significativamente maior que a K562. Nos testes de apoptose/necrose nenhuma diferença foi encontrada entre as células controle e tratadas em ambas linhagens. Os resultados encontrados neste estudo sugerem que a C-PC possa ser um potente agente fotosensibilizante, tanto para linhagens não MDR quanto para linhagens MDR e também que o mecanismo tipo II esteja envolvido em maior parte no efeito observado na PDA da C-PC, mas uma menor participação do mecanismo tipo I não pode ser descartada.