CYTOGENETIC AND DNA CONTENT ANALYSIS IN MULTIPLE MYELOMA

In this dissertation, the cytogenetic characteristics of bone marrow cells from 41 multiple myeloma patients were investigated. These cytogenetic data were correlated with the total DNA content as measured by flow cytometry. Both the cytogenetic information and DNA content were then correlated with clinical data to determine if diagnosis and prognosis of multiple myeloma could be improved.^ One hundred percent of the patients demonstrated abnormal chromosome numbers per metaphase. The average chromosome number per metaphase ranged from 42 to 49.9, with a mean of 44.99. The percent hypodiploidy ranged from 0-100% and the percent hyperdiploidy from 0-53%. Detailed cytogenetic analyses were very difficult to perform because of the paucity of mitotic figures and the poor chromosome morphology. Thus, detailed chromosome banding analysis on these patients was impossible.^ Thirty seven percent of the patients had normal total DNA content, whereas 63% had abnormal amounts of DNA (one patient with less than normal amounts and 25 patients with greater than normal amounts of DNA).^ Several clinical parameters were used in the statistical analyses: tumor burden, patient status at biopsy, patient response status, past therapy, type of treatment and percent plasma cells. Only among these clinical parameters were any statistically significant correlations found: pretreatment tumor burden versus patient response, patient biopsy status versus patient response and past therapy versus patient response.^ No correlations were found between percent hypodiploid, diploid, hyperdiploid or DNA content, and the patient response status, nor were any found between those patients with: (a) normal plasma cells, low pretreatment tumor mass burden and more than 50% of the analyzed metaphases with 46 chromosomes; (b) normal amounts of DNA, low pretreatment tumor mass burden and more than 50% of the metaphases with 46 chromosomes; (c) normal amounts of DNA and normal quantities of plasma cells; (d) abnormal amounts of DNA, abnormal amounts of plasma cells, high pretreatment tumor mass burden and less than 50% of the metaphases with 46 chromosomes.^ Technical drawbacks of both cytogenetic and DNA content analysis in these multiple myeloma patients are discussed along with the lack of correlations between DNA content and chromosome number. Refined chromosome banding analysis awaits technical improvements before we can understand which chromosome material (if any) makes up the "extra" amounts of DNA in these patients. None of the correlations tested can be used as diagnostic or prognostic aids for multiple myeloma. ^

VERIFICATION OF DNA PREDICTED PROTEIN SEQUENCES BY ENZYME HYDROLYSIS AND MASS SPECTROMETRIC ANALYSIS

The focus of this thesis lies in the development of a sensitive method for the analysis of protein primary structure which can be easily used to confirm the DNA sequence of a protein's gene and determine the modifications which are made after translation. This technique involves the use of dipeptidyl aminopeptidase (DAP) and dipeptidyl carboxypeptidase (DCP) to hydrolyze the protein and the mass spectrometric analysis of the dipeptide products.^ Dipeptidyl carboxypeptidase was purified from human lung tissue and characterized with respect to its proteolytic activity. The results showed that the enzyme has a relatively unrestricted specificity, making it useful for the analysis of the C-terminal of proteins. Most of the dipeptide products were identified using gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). In order to analyze the peptides not hydrolyzed by DCP and DAP, as well as the dipeptides not identified by GC/MS, a FAB ion source was installed on a quadrupole mass spectrometer and its performance evaluated with a variety of compounds.^ Using these techniques, the sequences of the N-terminal and C-terminal regions and seven fragments of bacteriophage P22 tail protein have been verified. All of the dipeptides identified in these analysis were in the same DNA reading frame, thus ruling out the possibility of a single base being inserted or deleted from the DNA sequence. The verification of small sequences throughout the protein sequence also indicates that no large portions of the protein have been removed after translation. ^

LOCALIZATION OF DNA REPAIR FUNCTIONS TO THE NUCLEAR MATRIX

The nucleus of a eukaryotic cell contains both structural and functional elements that contribute to the controlled operation of the cell. In this context, functional components refers to those nuclear constituents that perform metabolic activities such as DNA replication and RNA transcription. Structural nuclear components, designated nuclear matrix, organize the DNA into loops or domains and appear to provide a framework for nuclear DNA organization. However, the boundary between structural and functional components is not clear cut as evinced by reports of associations between metabolic functions and the nuclear matrix. The studies reported here attempt to determine the relationship of another nuclear function, DNA repair, to the nuclear matrix.^ One objective of these studies was to study the initiation of DNA repair by directly measuring the UV-incision activities in human cells and determine the influence of various extractable nuclear components on these activities. The assay for incision activities required the development of a nuclear isolation protocol that produced nuclei with intact DNA; the conformation of the nuclear DNA and its physical characteristics in response to denaturing conditions were determined.^ The nuclei produced with this protocol were then used as substrates for endogenous UV-specific nuclease activities. The isolated nuclei were shown to contain activities that cause breaks in nuclear DNA in response to UV-irradiation. These UV-responsive activities were tightly associated with nuclear components, being unextractable with salt concentration of up to 0.6 M.^ The tight association of the incision activities with salt-extracted nuclei suggested that other repair function might also be associated with salt-stable components of the nucleus. The site of unscheduled DNA synthesis (UDS) was determined in salt-extracted nuclei (nucleoids) using autoradiography and fluorescent microscopy. UDS was found to occur in association with the nuclear matrix following low-doses (2.55 J/M('2)) of ultraviolet light, but the association became looser after higher doses of ultraviolet light (10-30 J/m('2)). ^

DNA incisions stimulate genetic instability of triplet repeat sequences related to human hereditary neurological diseases

The molecular mechanisms responsible for the expansion and deletion of trinucleotide repeat sequences (TRS) are the focus of our studies. Several hereditary neurological diseases including Huntington's disease, myotonic dystrophy, and fragile X syndrome are associated with the instability of TRS. Using the well defined and controllable model system of Escherichia coli, the influences of three types of DNA incisions on genetic instability of CTG•CAG repeats were studied: DNA double-strand breaks (DSB), single-strand nicks, and single-strand gaps. The DNA incisions were generated in pUC19 derivatives by in vitro cleavage with restriction endonucleases. The cleaved DNA was then transformed into E. coli parental and mutant strains. Double-strand breaks induced deletions throughout the TRS region in an orientation dependent manner relative to the origin of replication. The extent of instability was enhanced by the repeat length and sequence (CTG•CAG vs. CGG•CCG). Mutations in recA and recBC increased deletions, mutations in recF stabilized the TRS, whereas mutations in ruvA had no effect. DSB were repaired by intramolecular recombination, versus an intermolecular gene conversion or crossover mechanism. 30 nt gaps formed a distinct 30 nt deletion product, whereas single strand nicks and gaps of 15 nts did not induce expansions or deletions. Formation of this deletion product required the CTG•CAG repeats to be present in the single-stranded region and was stimulated by E. coli DNA ligase, but was not dependent upon the RecFOR pathway. Models are presented to explain the DSB induced instabilities and formation of the 30 nucleotide deletion product. In addition to the in vitro creation of DSBs, several attempts to generate this incision in vivo with the use of EcoR I restriction modification systems were conducted. ^

Non B-DNA structures and genomic instability associated with myotonic dystrophy type 2 (CCTG).(CAGG) repeats

There are many diseases associated with the expansion of DNA repeats in humans. Myotonic dystrophy type 2 is one of such diseases, characterized by expansions of a (CCTG)•(CAGG) repeat tract in intron 1 of zinc finger protein 9 (ZNF9) in chromosome 3q21.3. The DM2 repeat tract contains a flanking region 5' to the tract that consists of a polymorphic repetitive sequence (TG)14-25(TCTG)4-11(CCTG) n. The (CCTG)•(CAGG) repeat is typically 11-26 repeats in persons without the disease, but can expand up to 11,000 repeats in affected individuals, which is the largest expansion seen in DNA repeat diseases to date. This DNA tract remains one of the least characterized disease-associated DNA repeats, and mechanisms causing the repeat expansion in humans have yet to be elucidated. Alternative, non B-DNA structures formed by the expanded repeats are typical in DNA repeat expansion diseases. These sequences may promote instability of the repeat tracts. I determined that slipped strand structure formation occurs for (CCTG)•(CAGG) repeats at a length of 42 or more. In addition, Z-DNA structure forms in the flanking human sequence adjacent to the (CCTG)•(CAGG) repeat tract. I have also performed genetic assays in E. coli cells and results indicate that the (CCTG)•(CAGG) repeats are more similar to the highly unstable (CTG)•(CAG) repeat tracts seen in Huntington's disease and myotonic dystrophy type 1, than to those of the more stable (ATTCT)•(AGAAT) repeat tracts of spinocerebellar ataxia type 10. This instability, however, is RecA-independent in the (CCTG)•(CAGG) and (ATTCT)•(AGAAT) repeats, whereas the instability is RecA-dependent in the (CTG)•(CAG) repeats. Structural studies of the (CCTG)•(CAGG) repeat tract and the flanking sequence, as well as genetic selection assays may reveal the mechanisms responsible for the repeat instability in E. coli, and this may lead to a better understanding of the mechanisms contributing to the human disease state. ^

Endogenous nitric oxide regulates p53 signaling and DNA damage-induced apoptosis in melanoma cells

Nitric oxide is involved in a multitude of processes including regulation of vascular tone, neurotransmission, immunity, and cancer. Evidence suggests that nitric oxide exhibits anti-apoptotic activity in melanoma cells. Our laboratory showed that tumor expression of inducible nitric oxide synthase correlated strongly with poor survival in stage III and IV melanoma patients, suggesting an antagonistic role for nitric oxide in melanoma response to therapy. Therefore, the hypothesis that endogenously produced nitric oxide antagonizes chemotherapy-induced apoptosis was formed. Using cisplatin as a model for DNA damage in melanoma cell lines, the capacity of nitric oxide to regulate cell growth and apoptotic responses to cisplatin treatment was examined. The depletion of endogenously generated nitric oxide resulted in changes in cell cycle regulation and enhanced cisplatin-induced apoptosis in melanoma cells. Since nitric oxide was shown to be involved in the regulation of p53 stability, conformation and DNA binding activity, whether signaling through wild-type p53 in melanoma cells is regulated by nitric oxide was tested. Cisplatin-induced p53 accumulation and p21Waf1/Cip1/Sdi1 expression in nitric oxide-depleted melanoma cells were found to be strongly suppressed. When p53 binding to the p21Waf1/Cip1/Sdi1 promoter was examined, it was found that nitric oxide depletion significantly reduced the cisplatin-induced formation of p53-DNA complexes. These results suggest that nitric oxide is required for activation of wild-type p53 after DNA damage in melanoma cells. Finally, whether signaling through p53 controls melanoma response to DNA damage was examined. Transfection of a plasmid containing a dominant negative form of mutated p53 inhibited p21 Waf1/Cip1/Sdi1 expression and concomitantly enhanced apoptosis after cisplatin treatment. These data suggest that the induction of wild-type p53 protects melanoma cells against DNA damage via the up-regulation of p21 Waf1/Cip1/Sdi1. Together, these data strongly support the model that endogenous nitric oxide is required for p53 activation and p21Waf1/Cip1/Sdi1 expression after DNA damage, which can enhance melanoma resistance to therapy. Thus, in context of melanoma cells with wild-type p53 , low levels of endogenous constitutively-produced nitric oxide appear to facilitate the activation of p53 in response to DNA damage, thereby allowing for cell cycle arrest via p21Waf1/Cip1/Sdi1 induction, adequate DNA repair, and ultimately enhanced resistance to apoptosis. ^

O papel das selenoproteínas no câncer

Evidências têm demonstrado que distúrbios do metabolismo são comuns em células tumorais, levando ao aumento do estresse oxidativo. A elevação na produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) associada à baixa atividade antioxidante tem sido relacionada a vários tipos de câncer. O selênio, micronutriente antioxidante, pode funcionar como um agente antimutagênico, prevenindo transformações malignas de células normais. Realizou-se um levantamento bibliográfico no período 2000 a 2009 mediante consulta à base de dados PubMed (National Library of Medicine´s Medline Biomedical Literature, USA), selecionando-se 39 artigos que avaliaram a relação entre câncer, estresse oxidativo e suplementação com selênio. O efeito protetor desse mineral é especialmente associado à sua presença na glutationa peroxidase e na tioredoxina redutase, enzimas protetoras do DNA e outros componentes celulares contra o dano oxidativo causado pelas EROs. Vários estudos têm demonstrado a expressão reduzida destas enzimas em diversos tipos de câncer, principalmente quando associados a uma baixa ingestão de selênio, que pode acentuar os danos causados. A suplementação de selênio parece ocasionar redução do risco de alguns tipos de câncer diminuindo o estresse oxidativo e o dano ao DNA. No entanto, mais estudos são necessários para esclarecer as doses de selênio adequadas para cada situação (sexo, localização geográfica e tipo de câncer)

Avanços no tratamento da hepatite pelo vírus B

Nos últimos anos, houve um grande progresso no tratamento da hepatite B crônica. Cinco drogas são hoje aprovadas para tratamento dessa virose: intérferon alfa, lamivudina, adefovir, entecavir e telbivudina. Os intérferons (convencionais ou peguilados) foram as primeiras drogas utilizadas no tratamento dessas infecções podendo levar a resposta sustentada (perda do DNA-VHB e do AgHbe) em até um terço dos casos tratados. Um grande número de análogos de nucleosídeos/nucleotídeos estão no momento, disponíveis para tratar a hepatite B; a eficácia da lamivudina, o primeiro análogo de nucleosídeo utilizado, é limitada pela elevada incidência de resistência. O adefovir tem eficácia comparável à lamivudina porém baixa freqüência de resistência. Entecavir e tenofovir também se mostram muito ativos em controlar a replicação do vírus da hepatite B, e estão associados com mínimo desenvolvimento de resistência, mesmo em tratamento prolongados. Outras drogas, tais como telbivudina, emtricitabina e clevudine, se tornarão em futuro próximo, novas armas no controle dessa virose. Co-infectados HIV/VHB representam um grupo de doentes de difícil manuseio e que hoje se beneficiam com combinações de drogas no esquema anti-retroviral potente que devem atuar em ambas as viroses. O desenvolvimento de antivirais mais potentes e novas associações de medicamentos, conjuntamente com a melhor compreensão dos mecanismos de resistência do vírus da hepatite B a terapia são importantes conquistas para melhorar a eficácia do tratamento e diminuir no futuro, a carga global de portadores do vírus da hepatite B.

The role of CTCFL/BORIS in Meiosis

The complexity of mammalian genome organization demands a complex interplay of DNA and proteins to orchestrate proper gene regulation. CTCF, a highly conserved, ubiquitously expressed protein has been postulated as a primary organizer of genome architecture because of its roles in transcriptional activation/repression, insulation and imprinting. Diverse regulatory functions are exerted through genome wide binding via a central eleven zinc finger DNA binding domain and an array of diverse protein-protein interactions through N- and C- terminal domains. CTCFL has been identified as a paralog of CTCF expressed only in spermatogenic cells of the testis. CTCF and CTCFL have a highly homologous DNA-binding domain, while the flanking amino acid sequences exhibit no significant similarity. Genome- wide mapping of CTCF binding sites has been carried out in many cell types, but no data exist for CTCFL apart from a few identified loci. The lack of high quality antibodies prompted us to generate an endogenously flag-tagged CTCFL mouse model using BAC recombination. IHC staining using anti-flag antibodies confirmed CTCFL localization to type Β spermatogonia and preleptotene spermatocytes and a mutually exclusive pattern of expression with CTCF. ChIP followed by high-throughput sequencing identified 10,382 binding sites showing 70% overlap but representing only 20% of CTCF sites. Consensus sequence analysis identified a significantly longer binding motif with prominently less ambiguity of base calling at every position. The significant difference between CTCF and CTCFL genomic binding patterns proposes that their binding to DNA is differentially regulated. Analysis of CTCFL binding to methylated regions on a genome wide scale identified approximately 1,000 loci. Methylation-independent binding of CTCFL might be at least one of the mechanisms that ensures distinct binding patterns of CTCF and CTCFL since CTCF binding is methylation- sensitive. Co-localization of CTCF with cohesin has been well established and analysis of CTCFL and SMC3 overlap identified around 3,300 binding sites from which two related but distinct consensus sequence motifs were derived. Because virtually all data for cohesin binding originate from mitotically proliferating cells, the anticipated overlap is expected to be considerably higher in meiotic cells. Meiosis-specific cohesin subunit Rec8 is specific for spermatocytes and 6 out of the 12 identified binding sites are also bound by CTCFL. In conclusion, this was the first genome-wide mapping of CTCFL binding sites in spermatocytes, the only cell type where CTCF is not expressed. CTCFL has a unique binding site repertoire distinct from CTCF, binds to methylated sequences and shows a significant overlap with cohesin binding sites. Future efforts will be oriented towards deciphering the role CTCFL plays in conversion of chromatin structure and function from mitotic to meiotic chromosomes. - La complexité de l'organisation du génome des mammifères exige une interaction particulière entre ADN et protéines pour orchestrer une régulation appropriée de l'expression des gènes. CTCFL, une protéine ubiquitaire très conservée, serait le principal organisateur de l'architecture du génome de par son rôle dans l'activation / la répression de la transcription, la protection et la localisation des gènes. Diverses régulations sont opérées, d'une part au travers d'interactions à différents endroits du génome par le biais d'un domaine protéique central de liaison à l'ADN à onze doigts de zinc, et d'autre part par des interactions protéine-protéine variées au niveau de leur domaine N- et C-terminal. CTCFL a été identifié comme un paralogue de CTCF exprimé uniquement dans les cellules spermatiques du testicule. CTCFL et CTCF ont un domaine de liaison à l'ADN très homologue, tandis que les séquences d'acides aminés situées de part et d'autre de ce domaine ne présentent aucune similitude. Une cartographie générale des sites de liaison au CTCF a été réalisée pour de nombreux types cellulaires, mais il n'existe aucune donnée pour CTCFL à l'exception de l'identification de quelques loci. L'absence d'anticorps de bonne qualité nous a conduit à générer un modèle murin portant un CTCFL endogène taggué grâce à un procédé de recombinaison BAC. Une coloration IHC à l'aide d'anticorps anti-FLAG a confirmé la présence de CTCFL au niveau des spermatogonies de type Β et des spermatocytes au stade préleptotène, et une distribution mutuellement exclusive avec CTCF. Une méthode de Chromatine Immunoprecipitation (ChIP) suivie d'un séquençage à haut débit a permis d'identifier 10.382 sites de liaison montrant 70% d'homologie mais ne représentant que 20% des sites CTCF. L'analyse de la séquence consensus révèle un motif de fixation à l'ADN nettement plus long et qui comporte bien moins de bases aléatoires à chaque position nucléotidique. La différence significative entre les séquences génomiques des sites de liaison au CTCF et CTCFL suggère que leur fixation à l'ADN est régulée différemment. Appliquée à l'échelle du génome, l'étude de l'interaction de CTCFL avec des régions méthylées de l'ADN a permis d'identifier environ 1.000 loci. Contrairement à CTCFL, la liaison de CTCF dépend de l'état de méthylation de l'ADN ; cette modification épigénétique constitue donc au moins un des mécanismes de régulation expliquant une localisation de CTCF et CTCFL à des sites distincts du génome. La co- localisation de CTCF avec la cohésine étant établie, l'analyse de la superposition des séquences de CTCFL avec la sous-unité SMC3 identifie environ 3.300 sites de liaison parmi lesquels deux mêmes motifs consensus distincts par leur séquence sont mis en évidence. La presque quasi-totalité des données sur la cohésine ayant été établie à partir de cellules en prolifération mitotique, il est probable que la similitude au sein des séquences consensus soit encore plus grande dans le cas des cellules en méiose. La sous-unité Rec8 de la cohésine propre à l'état de méiose est spécifiquement exprimée dans les spermatocytes. Or 6 des 12 sites de liaison identifiés sont également utilisés par CTCFL. Pour conclure, ce travail constitue la première cartographie à l'échelle du génome des sites de liaison de CTCFL dans les spermatocytes, seul type cellulaire où CTCFL n'est pas exprimé. CTCFL possède un répertoire unique de sites de fixation à l'ADN distinct de CTCF, se lie à des séquences méthylées et présente un nombre important de sites de liaison communs avec la cohésine. Les perspectives futures sont d'élucider le rôle de CTCFL dans le remodelage de la structure de la chromatine et de définir sa fonction dans le processus de méiose.

The anti-apoptotic role of PPARbeta contributes to efficient skin wound healing.

PPARalpha and PPARbeta are expressed in the mouse epidermis during fetal development, but their expression progressively disappears after birth. However, the expression of PPARbeta is reactivated in adult mice upon proliferative stimuli, such as cutaneous injury. We show here that PPARbeta protects keratinocytes from growth factor deprivation, anoikis and TNF-alpha-induced apoptosis, by modulating both early and late apoptotic events via the Akt1 signaling pathway and DNA fragmentation, respectively. The control mechanisms involve direct transcriptional upregulation of ILK, PDK1, and ICAD-L. In accordance with the anti-apoptotic role of PPARbeta observed in vitro, the balance between proliferation and apoptosis is altered in the epidermis of wounded PPARbeta mutant mice, with increased keratinocyte proliferation and apoptosis. In addition, primary keratinocytes deleted for PPARbeta show defects in both cell-matrix and cell-cell contacts, and impaired cell migration. Together, these results suggest that the delayed wound closure observed in PPARbeta mutant mice involves the alteration of several key processes. Finally, comparison of PPARbeta and Akt1 knock-out mice reveals many similarities, and suggests that the ability of PPARbeta to modulate the Akt1 pathway has significant impact during skin wound healing.

Efeitos da apomorfina e de um produto derivado de sua autoxidação em diferentes modelos biológicos

Apomorfina é um potente agonista dopaminérgico D1/D2, utilizada no tratamento da Doença de Parkinson. Em maio de 2001, apomorfina HCl foi aprovada para utilização no tratamento da disfunção erétil, aumentando o número de usuários potenciais deste fármaco. Estudos sugerem que apomorfina e outros agonistas dopaminérgicos podem induzir neurotoxicidade mediada por seus derivados de oxidação semiquinonas e quinonas, os quais levam à formação de espécies reativas de oxigênio. Os objetivos do presente estudo foram de avaliar os possíveis efeitos genotóxicos, antimutagênicos, citotóxicos de apomorfina (APO) e de um produto derivado de sua oxidação, 8-oxo-apomorfina-semiquinona (8-OASQ), utilizando o teste Salmonella/microssoma, Mutoxiteste WP2, ensaio Cometa e teste de sensibilidade em Saccharomyces cerevisiae. Em adição, foram avaliados os efeitos de APO e 8-OASQ sobre a memória e o comportamento em ratos (tarefa de esquiva inibitória, comportamento e habituação ao campo aberto) e o comportamento estereotipado em camundongos. Ambos compostos induziram mutações por erro no quadro de leitura em linhagens de S. typhimurium TA97 e TA98, sendo que 8-OASQ foi cerca de duas vezes mais mutagênico que APO, na ausência de S9 mix. Para linhagens que detectam mutágenos oxidantes, 8-OASQ foi mutagênico, enquanto APO foi antimutagênico, inibindo a mutagenicidade induzida por H2O2 e t-BOOH em linhagens de S. typhimurium e derivadas WP2 de E. coli. O S9 mix inibiu todos os efeitos mutagênicos, provavelmente retardando a oxidação de APO ou devido à conjugação de APO e seus produtos de autoxidação, como 8-OASQ, a proteínas do S9. Em testes de sensibilidade com S. cerevisiae, APO foi citotóxica para algumas linhagens apenas nas doses mais altas. Para 8-OASQ este efeito foi dose-depende para todas as linhagens, sendo que as mutantes deficientes em catalase (ctt1), superóxido dismutase (sod1) e yap1 foram as mais sensíveis. APO protegeu as linhagens de S. cerevisiae contra danos oxidativos induzidos por concentrações altas de H2O2 e t-BOOH, enquanto que 8-OASQ aumentou os efeitos pró-oxidantes e induziu respostas adaptativas para aqueles agentes. APO e 8-OASQ induziram efeitos de prejuízo na memória de curta e de longa duração em uma tarefa de esquiva inibitória em ratos. APO, mas não 8-OASQ, prejudicou a habituação a um novo ambiente de forma dose-dependente. Os efeitos de prejuízo de memória não foram atribuídos à redução da nocicepção ou outra alteração inespecífica de comportamento, visto que nem APO e nem 8-OASQ afetaram a reatividade ao choque nas patas e comportamento durante a exploração ao campo aberto. Os resultados sugerem, portanto, que os produtos de oxidação de dopamina ou de agonistas dopaminérgicos podem induzir deficiências cognitivas.APO, mas não 8-OASQ, induziu comportamento estereotipado em camundongos machos CF-1. A falta da indução deste comportamento por 8-OASQ sugere que a autoxidação de APO causa a perda na sua habilidade de ligar-se a receptores dopaminérgicos. Pelo ensaio Cometa, 8-OASQ provocou danos ao DNA do tecido cerebral de camundongos sacrificados 1 h e 3 h, mas não 24 h após sua administração, enquanto que APO induziu um fraco aumento da freqüência de dano ao DNA 3 h após o tratamento. Esses resultados sugerem que ambos APO e 8-OASQ desempenham uma atividade genotóxica no tecido cerebral.

A importância da seqüência de administração do irinotecan e 5-fluorouracil na inibição da proliferação do carcinoma de cólon humano in vitro

O câncer colorretal é um dos tumores humanos mais freqüentes e a terceira causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Apesar de importantes progressos terapêuticos, os resultados na doença avançada ainda são muito modestos. Isto deve-se ao fato de que a droga mais utilizada nesta neoplasia, o antimetabólito 5-fluorouracil (5-FU), foi desenvolvido a mais de 40 anos produzindo taxas de respostas de somente 10-15%. Recentemente, o inibidor da topoisomerase I irinotecan (CPT-11) demonstrou, em carcinoma de cólon avançado, respostas comparáveis tanto em pacientes não tratados quanto naqueles que tiveram recaída após terapia com 5-FU. Estes resultados justificam a avaliação da combinação 5-FU/CPT-11 nesta doença. Apesar das respostas dos estudos clínicos serem promissoras, a melhor seqüência de administração destes agentes ainda não foi determinada. Neste estudo, avaliamos a combinação CPT-11/5-FU quanto ao aumento da inibição do crescimento celular quando comparada com os agentes sozinhos nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4. Para isto, as células foram expostas às drogas sozinhas ou a várias combinações e seqüências de dose baixa e fixa (IC20) de um dos agentes na presença de dose alta e seriada do outro. As células foram avaliadas imediatamente após os tratamentos e/ou cultivadas por mais 2 dias em meio de cultura sem drogas através de coloração com sulforodamina B. As interações entre CPT-11 e 5-FU foram avaliadas por um programa de computador que permite calcular os índices de combinação (CIs) das drogas indicando sinergismo, adição, ou antagonismo (CI < 1, = 1, ou > 1, respectivamente). As respostas celulares foram relacionadas com as atividades das enzimas timidilato sintase, topoisomerase I e carboxil esterase, que foram determinadas através de ensaio que mede os sítios de ligação e atividade catalítica da enzima, ensaio de decatenação do DNA e método espectrofotométrico, respectivamente. Estando a toxicidade no DNA envolvida no mecanismo de ação das duas drogas, também relacionamos as respostas celulares com a introdução de danos ao DNA por método fluorescente. Para melhor entendermos as interações entre as drogas, examinamos os efeitos da exposição à IC20, IC50 e/ou IC80 do CPT-11 ou 5-FU por 2 h ou 24 h em alvos celulares possivelmente relacionados com a citotoxicidade destes agentes. Estes incluem: capacidade de reparo por excisão do 10 DNA, distribuição das células nas fases do ciclo celular, integridade da membrana plasmática e formação de complexos DNA-topoisomerase I. Para isto, utilizamos método de incorporação de [3H-metil]timidina, citometria de fluxo, liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de cultura e ensaio de precipitação com SDS, respectivamente. Os estudos de inibição do crescimento celular revelaram valores de IC50 do 5-FU nas linhagens SW620, HT-29 e SNU-C4 de aproximadamente 15, 8 e 2 µM, respectivamente, e do CPT-11 próximos a 2, 2 e 4 µM, respectivamente. As diferentes sensibilidades ao 5-FU nas três linhagens foram determinadas principalmente pela diferença na afinidade ao substrato. As respostas comparáveis obtidas pela exposição ao CPT-11 podem ser explicadas pelo equilíbrio entre as diferentes atividades das enzimas topoisomerase I e carboxil esterase, entre as linhagens. O programa de análise da combinação das drogas mostrou adição ou sinergismo após exposição a IC20 do CPT-11 seguido do 5-FU, nas três linhagens celulares. Por outro lado, o pré-tratamento com IC20 do 5-FU antagonizou a inibição do crescimento mediada pelo CPT-11. Nenhum dos tratamentos simultâneos determinou um aumento na inibição do crescimento nas linhagens SW620 e HT-29; mas mostraram adição ou antagonismo na linhagem SNU-C4. Observamos um significativo acréscimo na introdução de danos ao DNA nas linhagens celulares SW620 e HT-29 somente quando a IC20 do CPT-11 precedeu a IC50 do 5-FU. Já na linhagem SNU-C4, não somente este tratamento, mas também a utilização simultânea dos agentes introduziu mais dano ao DNA. Os tratamentos por 2 h ou 24 h com IC20, IC50, e/ou IC80 do 5-FU ou CPT-11 não causaram mudanças significativas na distribuição das células nas fases do ciclo celular, concentração de LDH no meio de cultura, ou formação de complexos DNA-topoisomerse I. Indicando que alterações nestes processos não estão envolvidas com os efeitos modulatórios dos pré-tratamentos na citotoxicidade das drogas. Entretanto, a incorporação de [3H-metil]timidina no DNA de células tratadas com CPT-11, aumentou em função da dose e tempo de exposição à droga. Este resultado sugere que o dano ao DNA introduzido pelo CPT-11 depende da dose e tempo de exposição podendo ser reparado por mecanismos de excisão. Somente foi observada significativa incorporação de [3H-metil]timidina em células tratadas com IC20 do 5-FU por 2 h, sugerindo que o reparo por excisão só ocorre após exposição por curto período e à doses baixas deste agente. Juntos, os resultados deste estudo mostraram que tanto os efeitos anti-proliferativos quanto a introdução de danos ao DNA pela combinação CPT-11/5-FU em dose baixa e fixa de um agente junto com dose alta do outro, nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4, dependem da seqüência de administração das drogas. Estes achados podem ter sido determinados pelos diferentes efeitos do tratamento com uma dose baixa dos agentes nos mecanismos de reparo por excisão do DNA.

Avaliação do potencial tóxico e genotóxico do sulfato de cobre em planária : utilidade deste organismo para biomonitoramento ambiental

A poluição do meio ambiente por metais pesados apresenta um problema grave devido a sua alta toxicidade e a capacidade de bioacumulação. Tendo em vista o vasto uso do sulfato de cobre em algumas indústrias e nas lavouras do Rio Grande do Sul, e a importância de se avaliar possíveis danos causados nos seres vivos, o objetivo deste trabalho foi determinar o potencial tóxico do sulfato de cobre em Planária e verificar a utilidade deste organismo para biomonitoramento ambiental. O sulfato de cobre induziu dano dose-dependente no DNA após exposição aguda e crônica, sendo que o efeito observado é a primeira evidência da genotoxicidade do cobre detectada com o Teste Cometa. A interferência dos íons de cobre com o processo de reparo do dano no DNA induzido pelo MMS sugere que o cobre poderia modular os efeitos genotóxicos associados com a exposição às misturas complexas no meio ambiente. Monitoramento da cinética do reparo no DNA em planárias mostrou reparo mais lento in vivo em comparação aos dados obtidos em cultura de células, acentuando a importância dos testes in vivo na avaliação do risco associado com a exposição adversa. O conteúdo da proteína hsp60 em planária Dugesia schubarti não foi alterado em resultado da exposição ao cobre, mostrando que não é um parâmetro adequado para avaliação da contaminação química. Animais não tratados apresentaram quantidades detectáveis de proteína hsp60, revelando um alto nível basal de expressão desta proteína que poderia mascarar possível indução em resultado da exposição química. Contudo, indução da hsp60 foi observada após choque térmico. A atividade da catalase em planária foi significativamente induzida após exposição às baixas concentrações de sulfato de cobre, mostrando-se um indicador sensível para exposição aguda ao cobre e sugerindo possível uso deste ensaio em estudos com outros agentes oxidantes. A atividade relativamente alta da catalase, detectada nas planárias não tratadas, provavelmente está relacionada com o alto nível de oxigênio dissolvido no seu habitat. A exposição das planárias ao mutagênico conhecido MMS, in vivo, induziu quebras no DNA, de maneira dose-dependente, em concentrações similares com as da referência em células de mamíferos, comprovando a sensibilidade do sistema utilizado. A planária se mostrou também um organismo bastante apropriado para a detecção de danos no DNA utilizando-se o Teste Cometa, sugerindo que poderia ser útil para o monitoromento de efeitos genotóxicos induzidos por agentes químicos no ambiente aquático. Os resultados apresentados neste estudo revelam o potencial tóxico e genotóxico do sulfato de cobre em planárias e também sugerem que este organismo-teste pode ser considerado um sistema valioso para avaliação da contaminação química em estudos ambientais.

Efeitos da quercetina no pulmão de ratos com ligadura de ducto biliar comum : um modelo experimental de síndrome hepatopulmonar

Introdução: A Síndrome Hepatopulmonar (SHP) é definida pela tríade que compreende a presença de doença hepática, aumento do gradiente alvéolo-capilar no ar ambiente e dilatações vasculares intrapulmonares na ausência de doença pulmonar ou cardíaca coexistente. Objetivo: Avaliar o efeito antioxidante do flavonóide Quercetina (Q) no tecido pulmonar de ratos com ligadura de ducto biliar comum, como um modelo experimental de SHP. Matérias e Métodos: Este estudo tem caráter experimental qualitativo e quantitativo, no qual foram utilizados ratos machos Wistar, pesando entre 200 e 300 gramas, divididos em quatro grupos: Controle + Veículo (CO+V), Controle + Quercetina (CO+Q), Cirrose Biliar Secundária + Veículo (CBS+V) e Cirrose Biliar Secundária + Quercetina (CBS+Q). Foram realizadas análises séricas de Aminotransferares (AST e ALT) e Fosfatase Alcalina (FA), gasometria arterial, avaliação da lipoperoxidação (substâncias que reagem ao ácido tiobarbitúrico - TBA-RS), quantificação das enzimas antioxidantes Superóxido Dismutase (SOD) e Catalase (CAT), avaliação de nitratos totais, avaliação do dano ao DNA através dos Testes de Micronúcleos e Ensaio Cometa e teste anatomopatológico dos tecidos hepático e pulmonar. O período do experimento foi de 28 dias. A partir do 14º dia os animais receberam Q na dose de 50mg/Kg ou veículo (NaCl 0,9%) no volume de 1mL/Kg de peso corporal intraperitonealmente. Para análise estatística foi realizada análise de variância (ANOVA) seguida de teste de Student-Newman-Keuls, sendo o nível de significância adotado de 5% (P<0,05). Resultados: Constatou-se aumento significativo (P<0,05) das enzimas AST, ALT e FA e diminuição significativa de valores gasométricos de pressão parcial de oxigênio arterial (PaO2) e saturação de oxigênio da hemoglobina (SatO2/Hb) nos animais CBS+V em relação aos demais grupos, e melhora nos parâmetros enzimáticos e gasométricos após o tratamento com Q. Observou-se redução do dano oxidativo através de TBA-RS no pulmão e no fígado. Quanto às enzimas antioxidantes, a Q nos animais cirróticos manteve os valores da SOD, tanto no fígado como no pulmão, semelhantes aos animais controles. A CAT no pulmão manteve-se inalterada e, no fígado, após o uso de Q, permaneceu em seus níveis basais. Na avaliação de nitratos totais observou-se aumento no tecido pulmonar dos ratos cirróticos e após o tratamento com Q redução aos níveis dos controles. Quanto ao dano ao DNA a Q reduziu a freqüência de micronúcleos e o dano ao DNA no fígado e no pulmão dos animais CBS+Q e não mostrou indícios de dano ao DNA nem aumento da freqüência de micronúcleos quando comparados CO+Q com CO+V. No teste anatomopatológico do fígado sinais de necrose e nódulos regenerativos foram atenuados nos animais CBS+Q. No tecido pulmonar, os animais CBS+V desenvolveram alterações pulmonares semelhantes a SHP e após o uso de Q observou-se redução da vasodilatação e da estase sangüínea. Conclusões: Os resultados obtidos sugerem que o flavonóide Quercetina, através do seu potencial antioxidante, provavelmente atenua as alterações pulmonares presentes na SHP, fato que nos estimula a futuras investigações.

Efeito do ácido fólico sobre as alterações nas atividades da Na+,K+-ATPase e da butirilcolinesterase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo causadas pela homocisteína em ratos

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo caracterizado, bioquimicamente, pela deficiência da enzima cistationina-β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos e vasculares característicos, como retardo mental e arteriosclerose, cuja fisiopatologia é desconhecida. No presente trabalho, avaliamos os efeitos in vitro e in vivo da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos. Primeiramente, observamos o efeito in vitro da exposição de homogeneizados de córtex parietal de ratos ao ácido fólico, avaliando a inibição causada pela homocisteína sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membranas plasmáticas. Nos estudos in vivo, investigamos o efeito do pré-tratamento com ácido fólico sobre a inibição das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase em córtex parietal e em soro de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia aguda, respectivamente. Considerando que a Na+,K+-ATPase é suscetível ao ataque de radicais livres, nós determinamos o efeito da hiperhomocisteinemia aguda sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, como a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e o conteúdo total de grupos tióis em córtex parietal de ratos. Finalmente, investigamos o efeito do ácido fólico sobre a redução da atividade da Na+,K+-ATPase em córtex parietal e sobre o aumento do índice de dano ao DNA em sangue total de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia crônica. Nossos resultados mostraram que a homocisteína in vitro reduz, significativamente, a atividade da Na+,K+-ATPase e que o ácido fólico previne esse efeito. Estudos cinéticos com o substrato ATP revelaram que a homocisteína inibe de forma não-competitiva a enzima Na+,K+-ATPase. Os estudos in vivo confirmaram que a hiperhomocisteinemia aguda diminui as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase e que o pré-tratamento com ácido fólico também previne os efeitos causados pela homocisteína. Por outro lado, a hiperhomocisteinemia aguda não alterou os parâmetros de estresse oxidativo analisados. A hiperhomocisteinemia crônica inibiu a Na+,K+-ATPase em córtex parietal e aumentou o índice de dano ao DNA em sangue total de ratos e, novamente, o tratamento com ácido fólico previne tais efeitos. Esses resultados, em conjunto, revelam os efeitos da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos e colaboram com o entendimento da fisiopatologia da homocistinúria. Além disso, os resultados sugerem que o ácido fólico, já utilizado por alguns pacientes homocistinúricos, poderá ser uma importante ferramenta terapêutica utilizada na prevenção dos efeitos neurológicos e vasculares da homocisteína.