In vitro and in vivo methodologies for studying the Sigma 54-dependent transcription.

Here we describe approaches and methods to assaying in vitro the major variant bacterial sigma factor, Sigma 54 (σ54), in a purified system. We include the complete transcription system, binding interactions between σ54 and its activators, as well as the self-assembly and the critical ATPase activity of the cognate activators which serve to remodel the closed promoter complexes. We also present in vivo methodologies that are used to study the impact of physiological processes, metabolic states, global signalling networks, and cellular architecture on the control of σ54-dependent gene expression.

Interacção do vanádio com a miosina de músculo esquelético de coelho

Relatório de projecto de licenciatura, Bioquímica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, 2009

Modulation of epithelial sodium channel (ENaC) expression in mouse lung infected with Pseudomonas aeruginosa

Affiliation: André Dagenais: Centre hospitalier de l'Université de Montréal/ Hôtel-Dieu, Département de médecine, Université de Montréal. Yves Berthiaume: Médecine et spécialités médicales, Faculté de médecine

Regenerative potential of corneal endothelium from patients with fuchs endothelial corneal dystrophy

La dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs (FECD, pour l’abréviation du terme anglais « Fuchs endothelial corneal dystrophy ») est une maladie de l'endothélium cornéen. Sa pathogenèse est mal connue. Aucun traitement médical n’est efficace. Le seul traitement existant est chirurgical et consiste dans le remplacement de l’endothélium pathologique par un endothélium sain provenant de cornées de la Banque des yeux. Le traitement chirurgical, en revanche, comporte 10% de rejet immunologique. Des modèles expérimentaux sont donc nécessaires afin de mieux comprendre cette maladie ainsi que pour le développement de traitements alternatifs. Le but général de cette thèse est de développer un modèle expérimental de la FECD en utilisant le génie tissulaire. Ceci a été réalisé en trois étapes. 1) Tout d'abord, l'endothélium cornéen a été reconstruit par génie tissulaire en utilisant des cellules endothéliales en culture, provenant de patients atteints de FECD. Ce modèle a ensuite été caractérisé in vitro. Brièvement, les cellules endothéliales cornéennes FECD ont été isolées à partir de membranes de Descemet prélevées lors de greffes de cornée. Les cellules au deuxième ou troisième passages ont ensuite été ensemencées sur une cornée humaine préalablement décellularisée. Suivant 2 semaines de culture, les endothélia cornéens reconstruits FECD (n = 6) ont été évalués à l'aide d'histologie, de microscopie électronique à transmission et d’immunomarquages de différentes protéines. Les endothélia cornéens reconstruits FECD ont formé une monocouche de cellules polygonales bien adhérées à la membrane de Descemet. Les immunomarquages ont démontré la présence des protéines importantes pour la fonctionnalité de l’endothélium cornéen telles que Na+-K+/ATPase α1 et Na+/HCO3-, ainsi qu’une expression faible et uniforme de la protéine clusterine. 2) Deux techniques chirurgicales (DSAEK ; pour « Descemet stripping automated endothelial keratoplasty » et la kératoplastie pénétrante) ont été comparées pour la transplantation cornéenne dans le modèle animal félin. Les paramètres comparés incluaient les défis chirurgicaux et les résultats cliniques. La technique « DSAEK » a été difficile à effectuer dans le modèle félin. Une formation rapide de fibrine a été observée dans tous les cas DSAEK (n = 5). 3) Finalement, la fonctionnalité in vivo des endothélia cornéens reconstruits FECD a été évaluée (n = 7). Les évaluations in vivo comprenaient la transparence, la pachymétrie et la tomographie par cohérence optique. Les évaluations post-mortem incluaient la morphométrie des cellules endothéliales, la microscopie électronique à transmission et des immunomarquage de protéines liées à la fonctionnalité. Après la transplantation, la pachymétrie a progressivement diminué et la transparence a progressivement augmenté. Sept jours après la transplantation, 6 des 7 greffes étaient claires. La microscopie électronique à transmission a montré la présence de matériel fibrillaire sous-endothélial dans toutes les greffes d’endothelia reconstruits FECD. Les endothélia reconstruits exprimaient aussi des protéines Na+-K+/ATPase et Na+/HCO3-. En résumé, cette thèse démontre que les cellules endothéliales de la cornée à un stade avancé FECD peuvent être utilisées pour reconstruire un endothélium cornéen par génie tissulaire. La kératoplastie pénétrante a été démontrée comme étant la procédure la plus appropriée pour transplanter ces tissus reconstruits dans l’œil du modèle animal félin. La restauration de l'épaisseur cornéenne et de la transparence démontrent que les greffons reconstruits FECD sont fonctionnels in vivo. Ces nouveaux modèles FECD démontrent une réhabilitation des cellules FECD, permettant d’utiliser le génie tissulaire pour reconstruire des endothelia fonctionnels à partir de cellules dystrophiques. Les applications potentielles sont nombreuses, y compris des études physiopathologiques et pharmacologiques.

Thermal stability of myofibrillar protein from Indian major carps

The characteristics and stability of natural actomyosin (NAM) from rohu (Labeo rohita), catla (Catla catla) and mrigal (Cirrhinus mrigala) were investigated. The total extractable actomyosin (AM) was higher (7.60mgml−1) in the case of rohu compared with that from catla and mrigal (5mgml−1). Although the specific AM ATPase activity was similar (0.43–0.5 μmolPmin−1 mgP−1) among the three species, the total ATPase activity was lower in mrigal (25 μmol g−1 meat) compared with the other species (37 μmol g−1 meat). The inactivation rate constants (kd) of AM Ca ATPase activity showed differences in the stabilities of actomyosin among these fish, the actomyosin from catla being least stable. The NAM from these species was stable up to 20 ◦C at pH 7.0. Catla AM became unstable at 30 ◦C, while rohu and mrigal AM could withstand up to 45 ◦C. The thermal denaturation with respect to solubility, turbidity, ATPase activity, sulphhydryl group and surface hydrophobicity showed noticeable changes at around these temperatures

Behaviour of mrigal (cirrihinus mrigala) meat components during the washing process in the preparation of surimi

To elucidate the effect of washing, on flesh components, mrigal flesh was washed through one, two and three washing cycles. Washing resulted in absorption of water (1-3%) and loss of fat (49%). 35% loss of soluble protein (SP) was noticed in the first washing itself and the loss is almost equally shared by the sarcoplasmic (18% of SP) and the myofibrillar proteins (17% of SP). The subsequent washings removed small portions of water-soluble sarcoplasmic proteins resulting in the concentration of myofibrillar proteins. 73% of the soluble protein was retained in the flesh after three washing cycles. The protein had undergone marginal conformational changes as reflected by the decrease in the actomyosin Ca super(2+) ATPase activity The rheological properties of the washed flesh were,however, significantly better than that of the unwashed mince

Evidence both L-type and non-L-type voltage-dependent calcium channels contribute to cerebral artery vasospasm following loss of NO in the rat

We recently found block of NO synthase in rat middle cerebral artery caused spasm, associated with depolarizing oscillations in membrane potential (Em) similar in form but faster in frequency (circa 1 Hz) to vasomotion. T-type voltage-gated Ca2+ channels contribute to cerebral myogenic tone and vasomotion, so we investigated the significance of T-type and other ion channels for membrane potential oscillations underlying arterial spasm. Smooth muscle cell membrane potential (Em) and tension were measured simultaneously in rat middle cerebral artery. NO synthase blockade caused temporally coupled depolarizing oscillations in cerebrovascular Em with associated vasoconstriction. Both events were accentuated by block of smooth muscle BKCa. Block of T-type channels or inhibition of Na+/K+-ATPase abolished the oscillations in Em and reduced vasoconstriction. Oscillations in Em were either attenuated or accentuated by reducing [Ca2+]o or block of KV, respectively. TRAM-34 attenuated oscillations in both Em and tone, apparently independent of effects against KCa3.1. Thus, rapid depolarizing oscillations in Em and tone observed after endothelial function has been disrupted reflect input from T-type calcium channels in addition to L-type channels, while other depolarizing currents appear to be unimportant. These data suggest that combined block of T and L-type channels may represent an effective approach to reverse cerebral vasospasm.

Heme oxygenase-1 protects against Alzheimer’s amyloid-β1-42 induced toxicity via carbon monoxide production

Heme oxygenase-1 (HO-1), an inducible enzyme up-regulated in Alzheimer‟s disease (AD), catabolises heme to biliverdin, Fe2+ and carbon monoxide (CO). CO can protect neurones from oxidative stress-induced apoptosis by inhibiting Kv2.1 channels, which mediate cellular K+ efflux as an early step in the apoptotic cascade. Since apoptosis contributes to the neuronal loss associated with amyloid β peptide (Aβ) toxicity in AD, we investigated the protective effects of HO-1 and CO against Aβ1-42 toxicity in SH-SY5Y cells, employing cells stably transfected with empty vector or expressing the cellular prion protein, PrPc, and rat primary hippocampal neurons. Aβ1-42 (containing protofibrils) caused a concentrationdependent decrease in cell viability, attributable at least in part to induction of apoptosis, with the PrPc expressing cells showing greater susceptibility to Aβ1-42 toxicity. Pharmacological induction or genetic over-expression of HO-1 significantly ameliorated the effects of Aβ1-42. The CO-donor CORM-2 protected cells against Aβ1-42 toxicity in a concentration-dependent manner. Electrophysiological studies revealed no differences in the outward current pre- and post-Aβ1-42 treatment suggesting that K+ channel activity is unaffected in these cells. Instead, Aβ toxicity was reduced by the L-type Ca2+ channel blocker nifedipine, and by the CaMKKII inhibitor, STO-609. Aβ also activated the downstream kinase, AMP-dependent protein kinase (AMPK). CO prevented this activation of AMPK. Our findings indicate that HO-1 protects against Aβ toxicity via production of CO. Protection does not arise from inhibition of apoptosis-associated K+ efflux, but rather by inhibition of AMPK activation, which has been recently implicated in the toxic effects of Aβ. These data provide a novel, beneficial effect of CO which adds to its growing potential as a therapeutic agent.

Long-Term Ouabain Treatment Impairs Vascular Function in Resistance Arteries

Background/Aims: The purpose of this study was to examine the cardiovascular effects of long-term ouabain treatment at different time points. Methods: Systolic blood pressure (SBP) was measured by tail-cuff method in male Wistar rats treated with ouabain (approx. 8.0 mu g.day(-1)) or vehicle for 5, 10 and 20 weeks. Afterwards, vascular function was assessed in mesenteric resistance arteries (MRA) using a wire myograph. ROS production and COX-1 and COX-2, TNF-alpha, and IL-6 protein expression were investigated. Results: SBP was increased by ouabain treatment up to the 6th week and remained stable until the 20th week. However, noradrenaline-induced contraction increased only in MRA in rats treated with ouabain for 20 weeks. NOS inhibition and endothelium removal increased the noradrenaline response, but to a smaller magnitude in MRA in the ouabain group. Moreover, inhibition of COX-2 or incubation with superoxide dismutase restores noradrenaline-induced contraction in the 20-week ouabain group to control levels. ROS production as well as COX-2, IL-6 and TNF-alpha protein expression increased in MRA in this group. Conclusion: Although ouabain treatment induced hypertension in all groups, a larger noradrenaline induced contraction was observed over 20 weeks of treatment. This vascular dysfunction was related to COX-2-derived prostanoids and oxidative stress, increased pro-inflammatory cytokines and reduced NO bioavailability. Copyright (C) 2011 S. Karger AG, Basel

Acid-base transport by the renal distal nephron

The functional versatility of the distal nephron is mainly due to the large cytological heterogeneity of the segment. Part of Na(+) uptake by distal tubules is dependent on Na(+)/H(+). exchanger 2 (NHE2), implicating a role of distal convoluted cells also in acid-base homeostasis. In addition, intercalated (IC) cells expressed in distal convoluted tubules, connecting tubules and collecting ducts are involved in the final regulation of acid-base excretion. IC cells regulate acid-base handling by 2 main transport proteins, a V-type H(+)-ATPase and a Cl/HCO(3)(-) exchanger, localized at different membrane domains. Type A IC cells are characterized by a luminal H(+)-ATPase in series with a basolateral Cl/HCO(3)(-) exchanger, the anion exchanger AE1. Type B IC cells mediate HCO(3)(-) secretion through the apical Cl(-)/HCO(3)(-) exchanger pendrin in series with a H(+)-ATPase at the basolateral membrane. Alternatively, H(+)/K(+)-ATPases have also been found in several distal tubule cells, particularly in type A and B IC cells. All of these mechanisms are finely regulated, and mutations of 1 or more proteins ultimately lead to expressive disorders of acid-base balance.

Trypanosome Prereplication Machinery Contains a Single Functional Orc1/Cdc6 Protein, Which Is Typical of Archaea

In unicellular eukaryotes, such as Saccharomyces cerevisiae, and in multicellular organisms, the replication origin is recognized by the heterohexamer origin recognition complex (ORC) containing six proteins, Orc1 to Orc6, while in members of the domain Archaea, the replication origin is recognized by just one protein, Orc1/Cdc6; the sequence of Orc1/Cdc6 is highly related to those of Orc1 and Cdc6. Similar to Archaea, trypanosomatid genomes contain only one gene encoding a protein named Orc1. Since trypanosome Orc1 is also homologous to Cdc6, in this study we named the Orc1 protein from trypanosomes Orc1/Cdc6. Here we show that the recombinant Orc1/Cdc6 from Trypanosoma cruzi (TcOrc1/Cdc6) and from Trypanosoma brucei (TbOrc1/Cdc6) present ATPase activity, typical of prereplication machinery components. Also, TcOrc1/Cdc6 and TbOrc1/Cdc6 replaced yeast Cdc6 but not Orc1 in a phenotypic complementation assay. The induction of Orc1/Cdc6 silencing by RNA interference in T. brucei resulted in enucleated cells, strongly suggesting the involvement of Orc1/Cdc6 in DNA replication. Orc1/Cdc6 is expressed during the entire cell cycle in the nuclei of trypanosomes, remaining associated with chromatin in all stages of the cell cycle. These results allowed us to conclude that Orc1/Cdc6 is indeed a member of the trypanosome prereplication machinery and point out that trypanosomes carry a prereplication machinery that is less complex than other eukaryotes and closer to archaea.

Efeito da administração aguda de arginina sobre aspectos bioquímicos e comportamentais em ratos adultos

Os erros inatos do metabolismo (EIM) constituem um grupo de doenças genéticas causadas pela deficiência ou ausência de uma proteína, geralmente uma enzima. A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência de arginase, enzima que converte a arginina em ornitina e uréia. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo tecidual e plasmático de arginina e seus metabólitos, os compostos guanidínicos. As manifestações clínicas desta doença diferem substancialmente das demais doenças metabólicas do ciclo da uréia. Seus principais sintomas, que manifestam-se progressivamente, são caracterizados por espasticidade, epilepsia e retardo mental. A correlação entre o metabolismo da arginina e do óxido nítrico ocorre no chamado ciclo arginina-citrulina. A arginina é o substrato para a síntese de óxido nítrico pela ação da enzima óxido nítrico sintetase (ONS). Como os pacientes hiperargininêmicos apresentam altos níveis de arginina no plasma e tecidos, é provável que, devido ao excesso deste substrato, ocorra um aumento na síntese de óxido nítrico. O óxido nítrico em concentrações elevadas está associado à produção de radicais livres, neurotoxicidade e inibição da enzima Na+,K+-ATPase. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental ao funcionamento normal do sistema nervoso central (SNC), pois regula a transmissão do impulso nervoso, o volume celular e o transporte de moléculas ligadas ao cotransporte de Na+, tais como aminoácidos, glicose e neurotransmissores. A inibição da atividade da Na+,K+-ATPase nos sítios pré-sinápticos resulta na inibição da recaptação de glutamato, bem como na estimulação de sua liberação. A inibição desta enzima também tem sido associada a diversas neuropatologias. A Na+,K+-ATPase também está envolvida na LTP (long term potentiation – potenciação de longa duração), que é um tipo de neuroplasticidade celular que provoca alterações nas cascatas bioquímicas no SNC, que são, muitas vezes, idênticas àquelas que ocorrem durante o processo de formação da memória. Assim, acredita-se que a LTP seja um dos diversos mecanismos bioquímicos importantes para a formação da memória. Neste estudo investigamos o efeito in vivo da administração aguda de arginina, L-NAME (um potente inibidor da ONS) e a co-administração de Arg + L-NAME sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos adultos e sobre testes 6 comportamentais utilizados para avaliar o aprendizado e memória: campo aberto e esquiva inibitória. Os resultados obtidos demonstraram que a arginina inibiu significativamente a atividade da enzima Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos. A administração de L-NAME não alterou a atividade da enzima, mas preveniu a diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase causada pela arginina. Nos experimentos de comportamento foram avaliados o aprendizado, a consolidação e a evocação da memória de longa duração pela administração das soluções em três momentos diferentes. A arginina diminuiu o desempenho do teste de esquiva inibitória nos três momentos, o L-NAME isoladamente não alterou o comportamento dos animais, mas quando co-administrado com a arginina aumentou a capacidade de memorização desta tarefa. Estes resultados indicam que a administração de arginina in vivo reduz tanto a atividade da Na+,K+-ATPase como a modulação da memória em ratos, e que isso ocorreu, provavelmente, pelo aumento da síntese de óxido nítrico. Assumindo a possibilidade de que isso possa ocorrer em pacientes com hiperargininemia, os resultados obtidos podem ser relevantes para explicar, pelo menos em parte, a disfunção neurológica associada a essa doença.

Utilização de nutrientes energéticos por córtex cerebral de ratos : efeitos de diferentes concentrações de potássio

Glicose é o principal substrato energético no SNC de mamíferos adultos, contudo o cérebro também é capaz de utilizar outros substratos, incluindo manose, frutose, galactose, glicerol, corpos cetônicos e lactato. Glicose é quase totalmente oxidada a CO2 e H2O, mas ela também é precursora de neurotransmissores, tais como glutamato, GABA e glicina. O metabolismo energético do SNC varia ontogeneticamente, visto o fato de que nas primeiras 2 horas após o nascimento, lactato é o seu principal substrato, glicose e corpos cetônicos servem como substratos nos 21 dias subseqüentes e, após este período, somente glicose predomina. A utilização de nutrientes é regulada de várias maneiras, tais como o transporte através das células endoteliais capilares, transporte através da membrana plasmática, variações na atividade enzimática e variações nas concentrações de nutrientes plasmáticos. Está bem estabelecido que a atividade funcional do SNC aumenta o metabolismo energético. Tal evento pode ser dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase, a qual é requerida para restabelecer a homeostase iônica. O aumento da concentração de potássio extracelular de um nível basal 8-12 mM provoca excitação neuronal fisiológica. A concentração de potássio pode atingir 50-80 mM durante convulsões, isquemia ou hipoglicemia. O potássio liberado pela atividade elétrica é captado nos astrócitos através de processos dependentes e não dependentes de ATP. Neste estudo, observamos o efeito de diferentes concentrações de potássio extracelular (2.7, 20 e 50 mM), sobre a oxidação de glicose, frutose, manose e lactato a CO2 e a conversão a lipídios em córtex cerebral de ratos jovens (10dias) e adultos (60 dias). Considerando que a captação de deoxiglicose está relacionada com a atividade glicolítica, testamos a influência do potássio extracelular sobre este parâmetro. Os efeitos da ouabaína sobre a oxidação de glicose e captação de deoxiglicose foram testados para determinar se a influência de potássio extracelular era dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase. Os efeitos da monensina (ionóforo de Na+) e bumetanide (inibidor do transportador de Na+/K+/2Cl-) foram também testados. O aumento da concentração de potássio extracelular aumentou a oxidação de glicose, frutose, e manose a CO2 em córtex cerebral de ratos adultos, contudo, este fenômeno não foi observado em ratos jovens. A oxidação de lactato aumentou com o aumento da concentração de potássio extracelular em ambos ratos jovens e adultos. Não houve diferença na oxidação de glicose e sobre a captação de deoxiglicose na presença de ouabaína. Monensina aumentou a captação de deoxiglicose em 2 minutos de incubação. Contudo, esta captação diminuiu em períodos de incubação de 1 hora e 10 minutos. Além disso, não houve efeito do bumetanide sobre o aumento causado pela alta concentração de potássio extracelular na oxidação de glicose.

Efeito da administração de arginina sobre o metabolismo energético em cérebro de ratos adultos

A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência na atividade da arginase hepática. Esta doença é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual de arginina (Arg). Retardo mental e outras alterações neurológicas, cujos mecanismos são ainda desconhecidos, são sintomas comuns em pacientes hiperargininêmicos. O óxido nítrico (NO) é gerado em todas as células do sistema nervoso central (SNC) pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), a qual, na presença de oxigênio molecular, tetraidrobiopterina e outros cofatores, catalisa a conversão de Arg em NO e citrulina. Em condições normais, o NO desempenha importante papel fisiológico no SNC, como por exemplo, na liberação de neurotransmissores e expressão gênica. Quando há formação excessiva, o NO torna-se um importante mediador de neurotoxicidade Trabalhos realizados em nosso laboratório mostraram que a administração aguda de Arg em ratos diminui a atividade da Na+,K+-ATPase e aumenta o estresse oxidativo cerebral. Outros estudos mostraram que a administração de Arg prejudica a memória em ratos. Estes resultados foram prevenidos pelo Nϖ-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), um inibidor competitivo da NOS, sugerindo que a administração de Arg altera estes parâmetros através do NO e/ou estresse oxidativo. Considerando que a administração de Arg aumenta o estresse oxidativo e que estudos mostram que o NO inibe a cadeia de transporte de elétrons provavelmente comprometendo a produção de energia, no presente trabalho, nós investigamos o efeito da administração aguda de Arg sobre alguns parâmetros do metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades da succinato desidrogenase, complexo II e IV da cadeia respiratória) em hipocampo de ratos. Também testamos o efeito do L-NAME sobre os efeitos produzidos pela Arg Ratos adultos de 60 dias foram tratados com uma única injeção intraperitoneal de Arg, de acordo com o protocolo estabelecido por Buchmann e colaboradores (1996). A dose de Arg (0,8 g/Kg) usada atinge níveis plasmáticos semelhantes àqueles encontrados em pacientes hiperargininêmicos (1,5 mM). Os resultados do presente trabalho mostraram que a administração de Arg aumentou significativamente a produção de lactato e diminuiu a produção de CO2 e a captação de glicose, bem como as atividades da succinato desidrogenase e do complexo II, e que a injeção simultânea de L-NAME preveniu estes efeitos, exceto a produção de CO2 e a produção de lactato. No entanto, não houve alteração na atividade da citocromo c oxidase (complexo IV). Se estes achados também ocorrerem em humanos, pode-se presumir que a Arg prejudica o metabolismo energético, possivelmente através da geração de radicais livres induzida pela formação de NO e/ou da formação de poliaminas, contribuindo assim para a disfunção cerebral observada na hiperargininemia.

Alterações bioquímicas e comportamentais em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia

A homocistinúria é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase e é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Retardo mental, deficiência cognitiva, isquemia, convulsões e aterosclerose são achados clínicos comuns em pacientes homocistinúricos. No entanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença são pouco conhecidos. Modelos animais experimentais de erros inatos do metabolismo são úteis para compreender a fisiopatologia dessas doenças em humanos. No nosso laboratório, já foram criados alguns modelos animais de algumas doenças metabólicas hereditárias, como, por exemplo, fenilcetonúria e hiperprolinemia tipo II. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Essa enzima é inibida por radicais livres e sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. A diminuição de energia cerebral e o estresse oxidativo têm sido associados com algumas doenças que afetam o sistema nervoso central, como as doenças de Alzheimer, Parkinson e Huntington e isquemia cerebral. Por outro lado, a homocisteína tem sido considerada um fator de risco para o aparecimento dessas doenças. No sentido de ampliar o conhecimento das alterações bioquímicas envolvidas na gênese da disfunção neurológica característica da homocistinúria, esse trabalho teve como principal objetivo desenvolver um modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia em ratos. Utilizando esse modelo, verificamos a atividade da Na+,K+-ATPase e alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) em hipocampo de ratos. A aprendizagem e a memória na tarefa do labirinto aquático de Morris foram avaliadas em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia. Nesse trabalho, também estudamos o efeito in vitro dos metabólitos acumulados na homocistinúria, homocisteína e metionina, sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividade da enzima citocromo c oxidase). Além disso, o efeito in vitro da homocisteína sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (potencial antioxidante total (TRAP), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase) em hipocampo de ratos foi investigado. O tratamento crônico foi realizado do 6o ao 28o dia de vida, através de administrações subcutâneas de homocisteína, duas vezes ao dia, com intervalos de 8 horas. As doses de homocisteína administradas foram escolhidas com o objetivo de induzir concentrações plasmáticas de 0,4 a 0,5 mM, semelhantes àquelas encontradas em pacientes homocistinúricos. Através desse tratamento, também foram induzidas concentrações elevadas de homocisteína no cérebro de ratos. Os controles receberam solução salina em volumes semelhantes. Os resultados mostram que a administração crônica de homocisteína inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica, a produção de CO2 e a captação de glicose, assim como as atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase em hipocampo de ratos. Os animas tratados com homocisteína também apresentaram diminuição de memória na tarefa do labirinto aquático de Morris. Além disso, a homocisteína e a metionina inibiram a atividade da Na+,K+-ATPase de hipocampo de ratos in vitro. Estudos cinéticos sobre a inibição da Na+,K+-ATPase, causada pela homocisteína, também foram realizados. Os resultados mostraram que a homocisteína inibe a enzima de forma não-competitiva com o ATP como substrato. Também foi verificado que a incubação de homogeneizados de hipocampo com homocisteína diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que a incubação simultânea com alguns antioxidantes, tais como glutationa, ditiotreitol, cisteína e a enzima antioxidante superóxido dismutase preveniram esse efeito. Os metabólitos acumulados na homocistinúria também alteraram alguns parâmetros de metabolismo energético cerebral (produção de CO2 e lactato, captação de glicose e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) in vitro. Além disso, verificou-se que a homocisteína in vitro diminuiu o TRAP e aumentou a quantidade de TBARS, um marcador de lipoperoxidação, mas não alterou as atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase. Os achados sugerem que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase, a diminuição do metabolismo energético e o aumento do estresse oxidativo podem estar relacionados com as disfunções neurológicas características dos pacientes homocistinúricos.