Mitochondrial ATP-sensitive K(+) channels as redox signals to liver mitochondria in response to hypertriglyceridemia

We have recently demonstrated that hypertriglyceridemic (HTG) mice present both elevated body metabolic rates and mild mitochondrial uncoupling in the liver owing to stimulated activity of the ATP-sensitive potassium channel (mitoK(ATP)). Because lipid excess normally leads to cell redox imbalance, we examined the hepatic oxidative status in this model. Cell redox imbalance was evidenced by increased total levels of carbonylated proteins, malondialdehydes, and GSSG/GSH ratios in HTG livers compared to wild type. In addition, the activities of the extramitochondrial enzymes NADPH oxidase and xanthine oxidase were elevated in HTG livers. In contrast, Mn-superoxide dismutase activity and content, a mitochondrial matrix marker, were significantly decreased in HTG livers. isolated HTG liver mitochondria presented lower rates of H(2)O(2) production, which were reversed by mitoK(ATP) antagonists. In vivo antioxidant treatment with N-acetylcysteine decreased both mitoKATP activity and metabolic rates in HTG mice. These data indicate that high levels of triglycerides increase reactive oxygen generation by extramitochondrial enzymes that promote MitoK(ATP) activation. The mild uncoupling mediated by mitoK(ATP) increases metabolic rates and protects mitochondria against oxidative damage. Therefore, a biological role for mitoK(ATP) is a redox sensor is shown here for the first time in an in vivo model of systemic and cellular lipid excess, (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Metabolic oxidative stress elicited by the copper(II) complex [Cu(isaepy)(2)] triggers apoptosis in SH-SY5Y cells through the induction of the AMP-activated protein kinase/p38(MAPK)/p53 signalling axis: evidence for a combined use with 3-bromopyruvate in neuroblastoma treatment

We have demonstrated previously that the complex bis[(2-oxindol-3-ylimino)-2-(2-aminoethyl)pyridine-N,N`]copper(II), named [Cu(isaepy)(2)], induces AMPK (AMP-activated protein kinase)-dependent/p53-mediated apoptosis in tumour cells by targeting mitochondria. In the present study, we found that p38(MAPK) (p38 mitogen-activated protein kinase) is the molecular link in the phosphorylation cascade connecting AMPK to p53. Transfection of SH-SY5Y cells with a dominant-negative mutant of AMPK resulted in a decrease in apoptosis and a significant reduction in phospho-active p38(MAPK) and p53. Similarly, reverse genetics of p38(MAPK) yielded a reduction in p53 and a decrease in the extent of apoptosis, confirming an exclusive hierarchy of activation that proceeds via AMPK/p38(MAPK)/p53. Fuel supplies counteracted [Cu(isaepy)(2)]-induced apoptosis and AMPK/p38(MAPK)/p53 activation, with glucose being the most effective, suggesting a role for energetic imbalance in [Cu(isaepy)(2)] toxicity. Co-administration of 3BrPA (3-bromopyruvate), a well-known inhibitor of glycolysis, and succinate dehydrogenase, enhanced apoptosis and AMPK/p38(MAPK)/p53 signalling pathway activation. Under these conditions, no toxic effect was observed in SOD (superoxide dismutase)-overexpressing SH-SY5Y cells or in PCNs (primary cortical neurons), which are, conversely, sensitized to the combined treatment with [Cu(isaepy)(2)] and 3BrPA only if grown in low-glucose medium or incubated with the glucose-6-phosphate dehydrogenase inhibitor dehydroepiandrosterone. Overall, the results suggest that NADPH deriving from the pentose phosphate pathway contributes to PCN resistance to [Cu(isaepy)(2)] toxicity and propose its employment in combination with 3BrPA as possible tool for cancer treatment.

Use of microprojectile bombardment in transient expression assays to analyze protochlorophyllide reductase gene expression in greening maize seedling leaf cells

In young cells of leaf meristems the progenitors of chloroplasts are small organelles known as proplastids, which divide and differentiate into chloroplasts. However, in the absence of light, proplastids undergo a different sequence of development and become etioplasts. When light is supplied to etiolated plants during the "greening" process, etioplasts differentiate into chloroplasts containing chlorophyll. An important light dependent step in chlorophyll biosynthesis is the photoreduction of protochlorophyllide to chlorophyllide by the NADPH:protochlorophyllide reductase (PCR) enzyme. This enzyme is present at high activity only in etiolated tissue and during early stages of light-induced chlorophyll synthesis. The enzyme and its corresponding mRNAs decrease dramatically with prolonged exposure to light. We have investigated the light-dependent transcriptional regulation of a PCR gene in greening maize leaf cells using a transient expression assay based on microprojectile bombardment. The promoter region was isolated and cloned into a ?-glucuronidase (GUS) reporter gene expression plasmid. We have used this chimeric plasmid in tungsten particle bombardment of both etiolated and greening maize seedling leaves to determine whether the cloned promoter region contains regulatory sequences that control light-responsive PCR gene expression.

Aspectos laboratoriais do diagnóstico da deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD)

A G6PD é expressa em todos os tecidos, onde catalisa a primeira etapa da via das pentoses-fosfato. O NADPH produzido pela ação da G6PD serve como doador de elétrons na biossíntese redutora. Pelo fato de os glóbulos vermelhos não terem mitocôndria, a via das pentoses-fosfato é a única fonte de NADPH e essencial para sua proteção contra o stress oxidativo. A deficiência da G6PD é classificada como anemia hemolítica hereditária ligada ao cromossomo X, associada a manifestações clínicas heterogêneas. O gene da G6PD possui cerca de 140 variantes moleculares já descritas, muitas dessas associadas à enzimopatia. Considerando-se a alta freqüência populacional da deficiência de G6PD, a constituição da população do Rio Grande do Sul e as dificuldades diagnósticas desta deficiência, este trabalho teve como objetivo caracterizar os aspectos laboratoriais do diagnóstico da deficiência de G6PD em nosso meio. Para a quantificação da atividade da G6PD, foi utilizado o método enzimáticocolorimétrico com normalização da hemoglobina (kit intercientífica) e para as análises moleculares foram investigadas as mutações 202, 376 e 563 por PCR/RFLP. O presente estudo revelou uma prevalência combinada de 7,9% das duas formas de deficiência de G6PD (completa e parcial) no Rio Grande do Sul, com alta prevalência de pacientes parcialmente deficientes e sem correlação com origem étnica. Usando técnicas bioquímicas e moleculares, foi caracterizada a deficiência de G6PD em amostras de Porto Alegre como sendo principalmente devida às mutações G202A e A376G, representando a variante G6PD A-, confirmando uma distribuição homogênea do padrão G6PD A- no Brasil. Os resultados apresentados aqui demonstraram que as condições de estocagem (temperatura principalmente) desempenham um papel fundamental na atividade da G6PD, especialmente nas coletas em papel filtro. Na avaliação da acurácia do método enzimático de medida da atividade da G6PD as sensibilidades e especificidades calculadas para os valores de cut-off estabelecido em uma população normal foram: para 2,9 U/gHb ( 11,4% e 100%), para 8 U/g Hb (77,1% e 94,7%) e para 11,5 U/g hb (97,1% e 76,3%). Estima-se que a deficiência de ambas as formas combinadas de G6PD seja de aproximadamente 8% numa amostra do RS. A partir de uma probabilidade pré-teste de 8,0%, após a realização do ensaio enzimático, a probabilidade pós-teste de uma pessoa ser deficiente de G6PD com nível enzimático inferior a 8 U/g Hb passa a ser 55,9%. Ao passo que para níveis superiores a 11,5 U/gHb esta probabilidade de deficiência diminui para 0,37%. Pode-se concluir que o método empregado (kit Intercientífica) foi adequado para avaliar a atividade enzimática de G6PD em amostras de sangue total. É um método capaz de detectar a deficiência de G6PD, demonstrando de forma satisfatória o grau de deficiência em indivíduos que possuem mutações que causam deficiência enzimática menos severa, inclusive mulheres heterozigotas. A análise molecular pode identificar o tipo de variante mas não pode indicar o risco real para as mulheres portadoras, que é diretamente estimado pelo nível de atividade enzimática.

Insights into the Specificity of Thioredoxin Reductase-Thioredoxin Interactions. A Structural and Functional Investigation of the Yeast Thioredoxin System

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cellular and molecular characterization of an embryonic cell line (BME26) from the tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus

The cellular and molecular characteristics of a cell line (BME26) derived from embryos of the cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus were studied. The cells contained glycogen inclusions, numerous mitochondria, and vesicles with heterogeneous electron densities dispersed throughout the cytoplasm. Vesicles contained lipids and sequestered palladium meso-porphyrin (Pd-mP) and rhodamine-hemoglobin, suggesting their involvement in the autophagic and endocytic pathways. The cells phagocytosed yeast and expressed genes encoding the antimicrobial peptides (microplusin and defensin). A cDNA library was made and 898 unique mRNA sequences were obtained. Among them, 556 sequences were not significantly similar to any sequence found in public databases. Annotation using Gene Ontology revealed transcripts related to several different functional classes. We identified transcripts involved in immune response such as ferritin, serine proteases, protease inhibitors,. antimicrobial peptides, heat shock protein, glutathione S-transferase, peroxidase, and NADPH oxidase. BME26 cells transfected with a plasmid carrying a red fluorescent protein reporter gene (DsRed2) transiently expressed DsRed2 for up to 5 weeks. We conclude that BME26 can be used to experimentally analyze diverse biological processes that occur in R. (B.) microplus such as the innate immune response to tick-borne pathogens. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Morphoquantitative aspects of nitrergic myoenteric neurons from the stomach of diabetic rats supplemented with acetyl-L-carnitine

The NADPH-diaphorase (NADPH-d) positive myoenteric neurons from the body of the stomach of rats with streptozotocin-induced diabetes with or without supplementation with acetyl-L-carnitine (ALC) were evaluated. At the age of 105 days the animals were divided into four groups: normoglycaemic (C), normoglycaemic supplemented with ALC (CC), diabetic (D) and diabetic supplemented with ALC (DC). The supplementation with ALC (200 mg/kg body weight/day) to groups CC and DC was made during 105 days. After this period the animals were killed and the stomach removed and subjected to the histochemical technique of NADPH-d for the staining of the neurons of the myoenteric plexus. The area of 500 neurons of each group was investigated, as well as the neuronal density in an area of 23.84 mm(2) in each stomach. ALC promoted reduction (P < 0.05) of fasting glycaemia, water ingestion and areas of the profiles of the cell bodies of the NADPH-d neurons in the diabetic animals. The density of these neurons was not statistically different in the groups studied. It is suggested, therefore, a moderate neuroprotective effect of ALC, because the diminishment of the areas of the neuronal profiles in the supplemented diabetic animals, although being statistically significant relative to the non-supplemented diabetics, was not sufficient to equal the values from the non-diabetic controls.

Atividade da 6-fosfogliconato desidrogenase em deficientes de glicose-6-fosfato desidrogenase

As enzimas G6PD e 6PGD são responsáveis pela geração do aporte de NADPH, necessário para a detoxificação dos agentes oxidantes produzidos pelo estresse oxidativo metabólico nos eritrócitos. Devido à alta prevalência de deficiência de G6PD na população mundial, principalmente de origem negróide africana, muitos estudos têm sido realizados na tentativa de conhecer melhor a atuação destas enzimas. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade enzimática da 6PGD, nos deficientes de G6PD, para verificar a existência de aumento da atividade desta enzima, correlacionando com um possível aumento do número de reticulócitos ou presença de alterações da série vermelha. A pesquisa em 2.657 indivíduos do sexo masculino resultou em 97 deficientes de G6PD, determinando uma prevalência de 3,65% para a região de Bauru (SP), com atividade enzimática média de G6PD de 1,74 UI.g Hb-1. min-1 a 37ºC, 14,4% da atividade da G6PD normal. A atividade enzimática média da 6PGD foi de 9,5 UI.g Hb-1. min-1 a 37ºC, estando aumentada em 47,4% dos deficientes de G6PD. Os resultados não confirmaram que a hipótese do aumento da atividade enzimática da 6PGD, em deficientes de G6PD, seja decorrente da presença de um número aumentado de reticulócitos na corrente circulatória, faixa etária ou alterações eritrocitométricas que denotem anemia. O mais provável é que a hemólise autolimitada, imposta pelos processos oxidativos, preserve os eritrócitos mais jovens, que possuem atividade enzimática mais elevada, uma vez que naturalmente ocorre diminuição da atividade destas enzimas com o envelhecimento celular.

Serotonin as a physiological substrate for myeloperoxidase and its superoxide-dependent oxidation to cytotoxic tryptamine-4,5-dione

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

4-Fluoro-2-methoxyphenol, an apocynin analog with enhanced inhibitory effect on leukocyte oxidant production and phagocytosis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização citoarquitetônica, neuroquímica e de aferência óptica do complexo parabraquial do sagui (Callithrix jacchus)

The parabrachial complex (PB) is an area of the brainstem responsible for the processing and transmission of essential physiologic information for the survival of the organisms. This region is subdivided in approximately nine subregions, considering morphology, cytoarchitectural and functional characteristic. Its neurons have an extensive network of connections with other regions of the nervous system. The objective in this work was to map the retinal projection to the PB and make a citoarchitectonic and neurochemical characterization of this region in the common marmoset (Callithrix jacchus), a primate of the New World. The retinal projections were mapped by anterograde transport of the choleric toxin subunit b (CTb). The citoarchitecture was described through the Nissl method, and the neurochemical characterization was made through immunohistochemical technique to the some neurotransmitters and neuroactives substances present in this neural center. In marmoset PB, in the coronal sections labeled by Nissl method, we found a similar pattern to that evidenced in other animal species. The immunoreactivity against CTb was verified in the PBMv in fibers/terminal, characterizing such as retinal innervations in this area. The immunohistochemical technique reveled that the PB contain cells, fibers and/or terminals immunoreactives to the neuronal nuclear protein, Choline acetyl transferase, nitric oxide synthase, serotonin, enkephalin, substance P, Calcium-binding proteins (calbindin, calretinin e parvalbumin), and glial fibrillary acidic protein. The histochemical technique reveled cells and fibers NADPH-diaphorase reactive. Each one of those substances presented a characteristic pattern of demarcation in PB, and some serve as specific markers of subregions

Glucose-6-phosphate dehydrogenase and glutathione reductase activity in methemoglobin reduction by methylene blue and cyst amine: study on glucose-6-phosphate dehydrogenase-deficient individuals, on normal subjects and on riboflavin-treated subjects

Os autores padronizaram métodos para a avaliação da atividade da glicose-6-fosfato desidrogenase e glutationa redutase. O princípio geral do primeiro método baseou-se na formação de metahemoglobina pelo nitrito de sódio, seguido da estimulação da via das pentoses pelo azul de metileno. Foram estudados 46 indivíduos adultos, sendo 23 do sexo masculino e 23 do feminino, não deficientes em glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), com idades variando entre 20 e 30 anos. Os resultados revelaram que a redução da metahemoglobina pelo azul de metileno para sangue total, foram de 154.50 e 139.90 mg/min (p<0.05) respectivamente para o sexo masculino e feminino. Para hemácias lavadas os valores foram de 221.10 e 207.85 mg/min (n.s.) respectivamente. Estas observações permitiram concluir que ao se empregar hemácias lavadas e 0.7 g% de concentração de nitrito de sódio, por um lado não houve diferença entre os sexos e por outro, abreviou o tempo de leitura da quantidade residual de metahemoglobina para 90 minutos. A avaliação da atividade da glutationa redutase foi feita baseado no fato de que a cistamina (agente tiol) liga-se aos grupos SH da hemoglobina formando complexos. Estes complexos são revertidos pela ação da glutationa redutase, ocorrendo conjuntamente nesta reação a redução da metahemoglobina. Foram estudados 32 indivíduos adultos, sendo 16 do sexo masculino e 16 do feminino, não deficientes em G6PD, com idades variando entre 20 e 30 anos. Os resultados revelaram valores de redução da metahemoglobina pela cistamina de 81.27 e 91.13 mg/min (p<0.01) respectivamente para o sexo masculino e feminino. Estas observações permitiram concluir que o emprego de hemácias lavadas e 0.1 molar de concentração de cistamina torna possível a leitura da quantidade residual de metahemoglobina aos 180 minutos de incubação. A atividade da glutationa redutase avaliada por meio da redução da metahemoglobina pela cistamina, foi estudada em 14 indivíduos do sexo feminino antes e após o tratamento com 10 mg por dia de riboflavina durante 8 dias. Os resultados foram de 73.69 e 94.26 mg/min (p<0.01) antes e após o tratamento. Estas observações permitiram concluir que a oferta de riboflavina, mesmo para indivíduos normais, aumenta a atividade da glutationa redutase. Foram ainda avaliados 3 indivíduos da raça negra e deficientes em G6PD, sendo 2 do sexo masculino e 1 do feminino. Houve ativação parcial da G6PD e glutationa redutase, sendo estas alterações mais intensas nos indivíduos do sexo masculino. Considerando-se a raça e as características laboratoriais observadas, foi possível sugerir que a deficiência em G6PD verificada é do tipo Africano, bem como, permitiu considerar os indivíduos do sexo feminino coin o sendo heterozigoto para esta deficiência. Por fim, a análise dos resultados em seu conjunto permitiu concluir que os métodos propostos se mostraram eficientes para avaliar a atividade da G6PD e glutationa redutase. Esta última é dependente da via das pentoses, geradora de NADPH e da riboflavina, vitamina precursora de FAD.

Kidney-Induced Hypertension Depends on Superoxide Signaling in the Rostral Ventrolateral Medulla

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pro-oxidant activity of apocynin radical

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The promoter of a gene encoding an isoflavone reductase-like protein in coffee (Coffea arabica) drives a stress-responsive expression in leaves

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)