Efeito dos ��cidos D-2-hidroxiglut��rico e L-2-hidroxiglut��rico sobre v��rios par��metros do metabolismo energético em c��rebro, m��sculo esquel��tico e m��sculo card��aco de ratos

As acid��rias L-2-hidroxiglut��rica (LHGA) e D-2-hidroxiglut��rica (DHGA) s��o dist��rbios neurometab��licos heredit��rios caracterizados por extenso e severo dano cerebral, ocasionando predominantemente convuls��es, coma e atrofia cerebral. Na LHGA, as les��es cerebrais ocorrem principalmente no cerebelo enquanto a maior parte do c��rebro �� afetada na DHGA. Al��m disso, hipotonia, fraqueza e hipotrofia muscular, bem como cardiomiopatia t��m sido observadas nos pacientes afetados por essas acidemias org��nicas, com maior freq����ncia na DHGA. Bioquimicamente, ocorre ac��mulo tecidual dos ��cidos L- 2-hidroxiglut��rico (LGA) e D-2-hidr��xiglut��rico (DGA), respectivamente, na LHGA e na DHGA. Al��m disso, elevadas concentra����es urin��rias de lactato, 2-cetoglutarato e outros metab��litos do ciclo de Krebs t��m sido descritas em pacientes acometidos por essas patologias, sugerindo uma disfun����o mitocondrial. mitocondrial. Tendo em vista que a etiopatogenia da disfun����o tecidual nesses pacientes �� desconhecida, o presente trabalho investigou o efeito in vitro dos ��cidos LGA e DGA sobre diversos par��metros do metabolismo energético celular. Inicialmente, avaliamos o efeito dos ��cidos DGA e LGA sobre a utiliza����o de glicose e produ����o de CO2 em homogeneizados e fatias de c��rtex cerebral. Verificamos que o DGA reduziu significativamente tanto o consumo de glicose quanto a produ����o de CO2 pelo c��rtex cerebral, enquanto o LGA n��o demonstrou efeito sobre esses par��metros. Al��m disso, o DGA inibiu significativamente a atividade da citocromo c oxidase em homogeneizado de c��rtex cerebral de ratos (35-95%), de forma dose-dependente, sem alterar a atividade dos demais complexos da cadeia respirat��ria. A inibi����o verificada foi do tipo acompetitiva. Por outro lado, o LGA n��o alterou a atividade de nenhum dos complexos enzim��tico estudados. Posteriormente, avaliamos o efeito in vitro dos ��cidos DGA e LGA sobre a atividade da creatina quinase (CK) em homogeneizado total e nas fra����es citos��lica e mitocondrial de tecido cerebral, muscular esquel��tico e card��aco de ratos. Os resultados mostraram que o DGA inibiu significativamente a atividade das isoformas mitocondrial e citos��lica da CK em prepara����es de c��rtex cerebral, m��sculo esquel��tico de card��aco. Por outro lado, tanto DGA quanto LGA inibiram seletivamente a isoforma mitocondrial em prepara����es de cerebelo. Estudos cin��ticos mostraram um perfil n��o competitivo de inibi����o com rela����o �� fosfocreatina para ambos os ��cidos nos tecidos estudados. Al��m IV disso, observamos tamb��m que o efeito inibit��rio de ambos os ��cidos foi totalmente revertido por glutationa reduzida, sugerindo uma modifica����o causada pelos metab��litos sobre os grupos sulfidrila, essenciais para a atividade da enzima. Nossos resultados sugerem que a inibi����o significativa causada pelo DGA sobre as atividades da citocromo c oxidase e da creatina quinase no c��rtex cerebral, assim como nos m��sculos card��aco e esquel��tico poderiam explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da disfun����o neurol��gica e anormalidades estruturais no sistema nervoso central, bem como a mitocondriopatia esquel��tica e a cardiomiopatia presente nos pacientes afetados por DHGA. Por outro lado, �� poss��vel que a inibi����o seletiva da creatina quinase mitocondrial provocada pelo LGA em cerebelo possa estar associada �� degenera����o cerebelar caracter��stica dos pacientes com LHGA.

Efeito da administra����o de arginina sobre o metabolismo energético em c��rebro de ratos adultos

A hiperargininemia �� um erro inato do ciclo da ur��ia causado pela defici��ncia na atividade da arginase hep��tica. Esta doen��a �� caracterizada bioquimicamente pelo ac��mulo tecidual de arginina (Arg). Retardo mental e outras altera����es neurol��gicas, cujos mecanismos s��o ainda desconhecidos, s��o sintomas comuns em pacientes hiperarginin��micos. O ��xido n��trico (NO) �� gerado em todas as c��lulas do sistema nervoso central (SNC) pela enzima ��xido n��trico sintase (NOS), a qual, na presen��a de oxig��nio molecular, tetraidrobiopterina e outros cofatores, catalisa a convers��o de Arg em NO e citrulina. Em condi����es normais, o NO desempenha importante papel fisiol��gico no SNC, como por exemplo, na libera����o de neurotransmissores e express��o g��nica. Quando h�� forma����o excessiva, o NO torna-se um importante mediador de neurotoxicidade Trabalhos realizados em nosso laborat��rio mostraram que a administra����o aguda de Arg em ratos diminui a atividade da Na+,K+-ATPase e aumenta o estresse oxidativo cerebral. Outros estudos mostraram que a administra����o de Arg prejudica a mem��ria em ratos. Estes resultados foram prevenidos pelo N��-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), um inibidor competitivo da NOS, sugerindo que a administra����o de Arg altera estes par��metros atrav��s do NO e/ou estresse oxidativo. Considerando que a administra����o de Arg aumenta o estresse oxidativo e que estudos mostram que o NO inibe a cadeia de transporte de el��trons provavelmente comprometendo a produ����o de energia, no presente trabalho, n��s investigamos o efeito da administra����o aguda de Arg sobre alguns par��metros do metabolismo energético (produ����o de CO2, capta����o de glicose, produ����o de lactato e atividades da succinato desidrogenase, complexo II e IV da cadeia respirat��ria) em hipocampo de ratos. Tamb��m testamos o efeito do L-NAME sobre os efeitos produzidos pela Arg Ratos adultos de 60 dias foram tratados com uma ��nica inje����o intraperitoneal de Arg, de acordo com o protocolo estabelecido por Buchmann e colaboradores (1996). A dose de Arg (0,8 g/Kg) usada atinge n��veis plasm��ticos semelhantes ��queles encontrados em pacientes hiperarginin��micos (1,5 mM). Os resultados do presente trabalho mostraram que a administra����o de Arg aumentou significativamente a produ����o de lactato e diminuiu a produ����o de CO2 e a capta����o de glicose, bem como as atividades da succinato desidrogenase e do complexo II, e que a inje����o simult��nea de L-NAME preveniu estes efeitos, exceto a produ����o de CO2 e a produ����o de lactato. No entanto, n��o houve altera����o na atividade da citocromo c oxidase (complexo IV). Se estes achados tamb��m ocorrerem em humanos, pode-se presumir que a Arg prejudica o metabolismo energético, possivelmente atrav��s da gera����o de radicais livres induzida pela forma����o de NO e/ou da forma����o de poliaminas, contribuindo assim para a disfun����o cerebral observada na hiperargininemia.

Efeito in vitro dos ��cidos 2-metilacetoac��tico e 2-metil-3-hidroxibut��rico sobre alguns par��metros do metabolismo energético em c��rtex cerebral de ratos jovens

As defici��ncias da ��-cetotiolase mitocondrial e da 2-metil-3-hidroxibutiril-CoA desidrogenase (MHBD) s��o erros inatos do catabolismo da isoleucina. Os pacientes afetados pela defici��ncia da ��-cetotiolase apresentam crises agudas de cetose e acidose metab��lica, podendo apresentar convuls��es que podem evoluir ao coma e morte. Bioquimicamente, s��o caracterizados por excre����o urin��ria aumentada de ��cido 2-metilacetoac��tico (MAA), 2-metil-3-hidroxibut��rico (MHB) e tiglilglicina (TG). Alguns indiv��duos apresentam acidemia l��ctica durante as crises de descompensa����o metab��lica. Por outro lado, os indiv��duos afetados pela defici��ncia da MHBD s��o caracterizados por retardo mental, convuls��es e acidose l��ctica severa, apresentando excre����o urin��ria aumentada de MHB e TG. O aumento do ��cido l��ctico em ambas as enfermidades sugere um comprometimento do metabolismo energético. Tendo em vista que os mecanismos fisiopatog��nicos de ambas desordens s��o totalmente desconhecidos e que os achados bioqu��micos sugerem um d��ficit na produ����o de energia dos pacientes, o presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do MAA e do MHB sobre alguns par��metros do metabolismo energético em c��rtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o MAA inibiu a produ����o de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato, indicando um bloqueio do ciclo do ��cido c��trico. Em adi����o, o complexo II da cadeia respirat��ria bem como a enzima succinato desidrogenase foram inibidos na presen��a do MAA. Portanto, �� poss��vel que a inibi����o da cadeia respirat��ria tenha levado �� inibi����o secund��ria do ciclo de Krebs. As enzimas Na+,K+-ATPase e creatina quinase (CK) n��o foram afetadas pelo MAA. O MHB inibiu a produ����o de CO2 a partir dos tr��s substratos testados bem como o complexo IV da cadeia respirat��ria, sugerindo que a inibi����o da cadeia respirat��ria tenha levado �� inibi����o da produ����o CO2 pelo ciclo de Krebs. A enzima Na+,K+- ATPase n��o foi afetada pelo ��cido. No entanto, o MHB inibiu a atividade total da CK ��s custas da CK mitocondrial (mi-CK). A presen��a do inibidor da enzima ��xido n��trico sintase L-NAME e do antioxidante glutationa reduzida (GSH) preveniram a inibi����o da atividade total da CK, enquanto que a GSH preveniu a inibi����o da mi-CK, sugerindo que os efeitos do MHB sobre a CK estejam relacionados �� oxida����o de grupamentos ti��is essenciais �� atividade enzim��tica. Tais resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral �� inibido in vitro pelo MAA e pelo MHB. Caso estes achados se confirmem nas defici��ncias da ��-cetotiolase e da MHBD, �� poss��vel que um preju��zo no metabolismo energético causado pelo ac��mulo destes metab��litos possa explicar, ao menos em parte, o dano neurol��gico encontrado nos pacientes portadores destas doen��as.

Gasto energético de pacientes em ventila����o mec��nica: estudo comparativo das modalidades controlada e assistida atrav��s da calorimetria indireta

A necessidade de estimar com precis��o o gasto energético dos pacientes gravemente doentes �� cada vez mais importante para que se possa planejar uma nutri����o adequada. Est�� bem estabelecido que tanto a desnutri����o quanto o excesso alimentar prejudicam a evolu����o favor��vel destes doentes, especialmente quando est��o sob ventila����o mec��nica. O objetivo do presente estudo foi comparar o Gasto Energético Total (GET) dos pacientes ventilados mecanicamente nos modos controlado e assistido, atrav��s da calorimetria indireta, medidos pelos monitores de gases TEEM-100 e DATEX-OHMEDA, verificando a necessidade de ajuste no aporte cal��rico em cada modo, correlacionando-os com a equa����o de Harris-Benedict (H-B). Foram estudados 100 pacientes em que os gases exalados (CO2 e O2) foram medidos durante 20 minutos em cada modo ventilat��rio (controlado e assistido) e o gasto energético calculado pela f��rmula de ���Weir���, determinando o GET, em 24 horas e comparado com o GET estimado pela equa����o de H-B. A m��dia do escore APACHE II foi 21,1�� 8,3. A m��dia dos valores estimados pela equa����o de H-B foi de 1853,87��488,67 Kcal/24 h, considerando os fatores de atividade e estresse. Os valores m��dios obtidos pela calorimetria indireta (CI) foram de 1712,76 ��491,95 Kcal/24 h para a modalidade controlada e de 1867,33��542,67 Kcal/24 h para a assistida. A m��dia do GET na modalidade assistida foi de 10,71% maior do que na controlada (p<0,001). A compara����o das m��dias do GET, obtidos por CI com a equa����o de H-B ajustada para fatores de atividade e estresse demonstraram que a equa����o superestimou em 141,10 Kcal/24 h (8,2%) (p=0,012), quando na modalidade controlada. Retirando-se os fatores de atividade, observou-se uma tend��ncia n��o significativa a subestimar em 44,28 Kcal/24 h (2,6%) (p=0,399). Quando na modalidade assistida, a compara����o com H-B sem o fator de atividade, a medida por CI subestima em 198,84 Kcal/24 h, (10,71%), (p=0,001), enquanto que com o fator de atividade tamb��m subestimam, mas em 13,46 Kcal/24 h (0,75%) sem signific��ncia estat��stica (p=0,829). As diferen��as observadas com o uso ou n��o de vasopressor, presen��a ou n��o de infec����o e sepse como causa de interna����o na UTI, o tipo de dieta parenteral ou enteral ou sem dieta, e as faixas et��rias n��o tiveram signific��ncia estat��stica, portanto n��o tiveram influ��ncia no gasto energético entre os modos ventilat��rios. Os homens quando ventilando no modo controlado gastaram mais energia em rela����o ��s mulheres (1838,08 vs. 1577,01; p=0,007). Concluindo-se, os dados sugerem que devemos considerar o fator de atividade de 10%, somente quando em VM assistida, uma vez que este fator de atividade determina hiperalimenta����o, quando no modo controlado.

Gasto energético e sua rela����o com leptina, insulina e mediadores inflamat��rios em pacientes em di��lise peritoneal

Resumo n��o dispon��vel

Efeitos in vitro de metab��litos acumulados na defici��ncia da acil-CoA desidrogenase de cadeia m��dia (MCAD) sobre par��metros do metabolismo energético em c��rtex cerebral de ratos jovens

A defici��ncia da desidrogenase de acilas de cadeia m��dia (MCAD) �� o mais freq��ente erro inato da oxida����o de ��cidos graxos. Os indiv��duos afetados por esse dist��rbio apresentam-se sintom��ticos durante per��odos de descompensa����o metab��lica, caracterizado pelo ac��mulo de ��cidos graxos de cadeia m��dia (AGCM), particularmente os ��cidos octan��ico (AO), decan��ico (AD) e cis-4-decen��ico (AcD). Durante as crises, os pacientes apresentam hipoglicemia hipocet��tica, hipotonia, rabdomi��lise, edema cerebral e, finalmente, entram em coma, podendo ter um desenlace fatal. O tratamento de urg��ncia �� baseado na infus��o de glicose nos pacientes durante as crises, enquanto uma dieta rica em carboidratos e pobre em gorduras �� recomendada nos per��odos fora das crises. Uma parte consider��vel dos pacientes que sobrevivem ��s crises apresenta um grau vari��vel de manifesta����es neurol��gicas. Entretanto, os mecanismos respons��veis pelos sintomas neurol��gicos da defici��ncia de MCAD s��o praticamente desconhecidos. No presente estudo avaliamos a influ��ncia dos principais metab��litos acumulados na defici��ncia de MCAD, os ��cidos AO, AD e AcD, e , em alguns casos, tamb��m de seus derivados de carnitina e glicina, sobre as atividades de enzimas importantes do metabolismo energético em c��rtex cerebral de ratos Wistar de 30 dias de vida. AO, AD, AcD e octanoilcarnitina inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase, com ��nfase ao AcD, o inibidor mais potente da atividade da enzima. Al��m disso, verificamos que a co-incuba����o do AO com glutationa (GSH) ou trolox (vitamina E sol��vel) evitou seu efeito inibit��rio sobre a atividade da enzima. A inibi����o da enzima pelo AcD foi tamb��m prevenida quando o mesmo foi co-incubado com as enzimas catalase (CAT) e super��xido dismutase (SOD) juntas, mas n��o com GSH. Al��m disso, AO, AD e AcD aumentaram a lipoperoxida����o em homogeneizados de c��rtex cerebral de ratos, medidos por quimioluminesc��ncia e TBA-RS. Tais resultados sugerem que esses metab��litos inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase via radicais livres. Observamos ainda que somente AD e AcD inibiram atividades dos complexos da cadeia respirat��ria, ao contr��rio do AO que n��o teve qualquer a����o sobre essas atividades. Enquanto o AD diminuiu somente a atividade do complexo IV a uma concentra����o muito alta (3 mM), o AcD diminuiu as atividades dos complexos II, II-III e IV dentro da faixa de concentra����es encontrada na defici��ncia de MCAD (0,25-0,5 mM). Al��m disso, AO, AD e AcD inibiram a produ����o de CO2 a aprtir de glicose e acetato radiativos como substratos, indicando uma inibi����o do ciclo de Krebs. No entanto, somente AD e AcD reduziram a produ����o de CO2 a partir de citrato, enquanto AO n��o alterou a mesma. Al��m disso, nenhum dos tr��s metab��litos testados alterou a atividade da citrato sintase. Demonstramos ainda que o AcD reduziu as atividades da creatinaquinase mitocondrial e citos��lica, mas em uma concentra����o muito alta n��o encontrada na defici��ncia de MCAD. Este efeito n��o foi evitado por GSH, vitamina C+E ou L-NAME, sugerindo que o mesmo deve ter ocorrido via mecanismo distinto do estresse oxidativo. AcD foi o inibidor mais potente das atividades enzim��ticas testadas neste trabalho, indicando que deve ser o metab��lito de maior toxicidade nesta doen��a, ao menos no que se refere ao comprometimento do metabolismo energético. Espera-se que nossos resultados possam contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos respons��veis pelos sintomas neurol��gicos envolvidos na defici��ncia de MCAD.

Efeitos in vivo e in vitro do ��cido glut��rico sobre par��metros bioqu��micos do metabolismo energético em c��rebro m��dio, m��sculo esquel��tico e m��sculo card��aco de ratos jovens

O ��cido glut��rico (AG) �� o principal metab��lito acumulado nos tecidos e fluidos corporais de pacientes afetados por acidemia glut��rica tipo I (AG I), um erro inato do metabolismo da via catab��lica dos amino��cidos lisina, hidroxilisina e triptofano causado pela defici��ncia severa da atividade da enzima glutaril-CoA desidrogenase. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomieliniza����o ou desmieliniza����o progressiva do c��rtex cerebral. Crises de descompensa����o metab��lica com encefalopatia aguda ocorrem nestes pacientes principalmente entre 3 e 36 meses de vida, levando a uma marcada degenera����o estriatal, que �� a principal manifesta����o neurol��gica da doen��a. Depois de sofrer essas crises, os pacientes apresentam distonia e discinesia que progridem rapidamente e os incapacita para as atividades normais. Apesar dos sintomas neurol��gicos severos e achados neuropatol��gicos com atrofia cerebral, os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I s��o pouco conhecidos. O objetivo inicial do presente trabalho foi desenvolver um modelo animal por indu����o qu��mica de AG I atrav��s da inje����o subcut��nea do AG em ratos Wistar de forma que os n��veis cerebrais deste composto atinjam concentra����es similares aos encontrados em pacientes (~0,5 mM) para estudos neuroqu��micos e comportamentais. Observamos que o AG atingiu concentra����es no c��rebro aproximadamente 10 vezes menores do que no plasma e 5 vezes menores do que nos m��sculos card��aco e esquel��tico. O pr��ximo passo foi investigar o efeito desse modelo sobre par��metros do metabolismo energético no c��rebro m��dio, bem como nos tecidos perif��ricos (m��sculo card��aco e m��sculo esquel��tico) de ratos de 21 dias de vida Verificamos que a produ����o de CO2 a partir de glicose n��o foi alterada no c��rebro m��dio dos ratos, bem como a atividade da creatina quinase no c��rebro m��dio, m��sculo card��aco e m��sculo esquel��tico. A atividade do complexo I-III da cadeia respirat��ria estava inibida em c��rebro m��dio de ratos (25%), enquanto no m��sculo esquel��tico estavam inibidas as atividades dos complexos I-III (25%) e II-III (15%) e no m��sculo card��aco n��o foi encontrada nenhuma inibi����o dos complexos da cadeia respirat��ria. Em seguida, testamos o efeito in vitro do AG sobre os mesmos par��metros do metabolismo energético e observamos uma inibi����o das atividades do complexo I-III (20%) e da sucinato desidrogenase (30%) no c��rebro m��dio na concentra����o de 5 mM do ��cido. A produ����o de CO2, a partir de glicose e acetato, e a atividade da creatina quinase n��o foram alteradas pelo AG no c��rebro m��dio dos animais. Assim, conclu��mos que o AG interfere no metabolismo energético celular, o que poderia explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da AG I.