Neurotransmitter signaling in the pathophysiology of microglia

Erratun publicado en Frontiers in Cellular Neuroscience 7 : (2013) // Article ID 107

Janus-faced microglia: beneficial and detrimental consequences of microglial phagocytosis

Microglia are the resident brain macrophages and they have been traditionally studied as orchestrators of the brain inflammatory response during infections and disease. In addition, microglia has a more benign, less explored role as the brain professional phagocytes. Phagocytosis is a term coined from the Greek to describe the receptor-mediated engulfment and degradation of dead cells and microbes. In addition, microglia phagocytoses brain-specific cargo, such as axonal and myelin debris in spinal cord injury or multiple sclerosis, amyloid-beta deposits in Alzheimer's disease, and supernumerary synapses in postnatal development. Common mechanisms of recognition, engulfment, and degradation of the different types of cargo are assumed, but very little is known about the shared and specific molecules involved in the phagocytosis of each target by microglia. More importantly, the functional consequences of microglial phagocytosis remain largely unexplored. Overall, phagocytosis is considered a beneficial phenomenon, since it eliminates dead cells and induces an anti-inflammatory response. However, phagocytosis can also activate the respiratory burst, which produces toxic reactive oxygen species (ROS). Phagocytosis has been traditionally studied in pathological conditions, leading to the assumption that microglia have to be activated inorder to become efficient phagocytes. Recent data, however, has shown that unchallenged microglia phagocytose apoptotic cells during development and in adult neurogenic niches, suggesting an overlooked role in brain remodeling throughout the normal lifespan. The present review will summarize the current state of the literature regarding the role of microglial phagocytosis in maintaining tissue homeostasis in health as in disease.

Novel mechanisms for regulation of cell survival and migration by ceramide 1-phosphate

201 p. : gráf.

Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

Catalisadores à base de platina frente a correntes de H2 contendo acetaldeído geradas via reforma do etanol

Devido ao efeito estufa, a produção de hidrogênio a partir da reação de reforma do bioetanol tem se tornado um assunto de grande interesse em catálise heterogênea. Os catalisadores à base de Pt são empregados nos processos de purificação de H2 e também em eletrocatalisadores das células a combustível do tipo membrana polimérica (PEMFC). O hidrogênio obtido a partir da reforma do etanol contém como contaminante o acetaldeído e pequenas quantidades de CO. Assim, pode-se prever que muitas reações podem ocorrer na presença de catalisadores de Pt durante o processo de purificação do H2 e mesmo no próprio eletrocatalisador. Desta forma, este trabalho tem como objetivo descrever o comportamento do acetaldeído na presença de catalisadores de Pt. Para tanto foram preparados dois catalisadores, Pt/SiO2 e Pt/USY, contendo 1,5% de metal em ambos. Também foi estudado um eletrocatalisador (comercial) de Pt suportado em carvão (Pt/C). Os catalisadores foram caracterizados através das técnicas de análise textural, difração de raios X (DRX), quimissorção de H2, reação de desidrogenação do ciclohexano, espectroscopia no infravermelho de piridina adsorvida, dessorção a temperatura programada de n-butilamina (TPD de n-butilamina), dessorção a temperatura programada de CO2 (TPD-CO2), análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de dispersão de energia (EDS). Os testes catalíticos foram realizados entre as temperaturas de 50 e 350 C em corrente contendo acetaldeído, H2 e N2. Foi observado que as propriedades ácido-básicas dos suportes promovem as reações de condensação com formação de éter etílico e acetato de etila. O acetaldeído em catalisadores de Pt sofre quebra das ligações C-C e C=O. A primeira ocorre em uma ampla faixa de temperaturas, enquanto a segunda apenas em temperaturas abaixo de 200 C. A quebra da ligação C-C produz metano e CO. Já a quebra da ligação C=O gera carbono residual nos catalisadores, assim como espécies oxigênio, que por sua vez são capazes de eliminar o CO da superfície dos catalisadores. Nota-se que o tipo de suporte utilizado influencia na distribuição de produtos, principalmente a baixas temperaturas. Além disso, constatou-se que a descarbonilação não é uma reação sensível à estrutura do catalisador. Verificou-se também a presença de resíduos sobre os catalisadores, possivelmente oriundos não somente da quebra da ligação C=O, mas também de reações de polimerização

Investigations of DNA-mediated protein oxidation

DNA charge transport (CT) involves the efficient transfer of electrons or electron holes through the DNA π-stack over long molecular distances of at least 100 base-pairs. Despite this shallow distance dependence, DNA CT is sensitive to mismatches or lesions that disrupt π-stacking and is critically dependent on proper electronic coupling of the donor and acceptor moieties into the base stack. Favorable DNA CT is very rapid, occurring on the picosecond timescale. Because of this speed, electron holes equilibrate along the DNA π-stack, forming a characteristic pattern of DNA damage at low oxidation potential guanine multiplets. Furthermore, DNA CT may be used in a biological context. DNA processing enzymes with 4Fe4S clusters can perform DNA-mediated electron transfer (ET) self-exchange reactions with other 4Fe4S cluster proteins, even if the proteins are quite dissimilar, as long as the DNA-bound [4Fe4S]^3+/2+ redox potentials are conserved. This mechanism would allow low copy number DNA repair proteins to find their lesions efficiently within the cell. DNA CT may also be used biologically for the long-range, selective activation of redox-active transcription factors. Within this work, we pursue other proteins that may utilize DNA CT within the cell and further elucidate aspects of the DNA-mediated ET self-exchange reaction of 4Fe4S cluster proteins.

Dps proteins, bacterial mini-ferritins that protect DNA from oxidative stress, are implicated in the survival and virulence of pathogenic bacteria. One aspect of their protection involves ferroxidase activity, whereby ferrous iron is bound and oxidized selectively by hydrogen peroxide, thereby preventing formation of damaging hydroxyl radicals via Fenton chemistry. Understanding the specific mechanism by which Dps proteins protect the bacterial genome could inform the development of new antibiotics. We investigate whether DNA-binding E. coli Dps can utilize DNA CT to protect the genome from a distance. An intercalating ruthenium photooxidant was employed to generate oxidative DNA damage via the flash-quench technique, which localizes to a low potential guanine triplet. We find that Dps loaded with ferrous iron, in contrast to Apo-Dps and ferric iron-loaded Dps which lack available reducing equivalents, significantly attenuates the yield of oxidative DNA damage at the guanine triplet. These data demonstrate that ferrous iron-loaded Dps is selectively oxidized to fill guanine radical holes, thereby restoring the integrity of the DNA. Luminescence studies indicate no direct interaction between the ruthenium photooxidant and Dps, supporting the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. Thus DNA CT may be a mechanism by which Dps efficiently protects the genome of pathogenic bacteria from a distance.

Further work focused on spectroscopic characterization of the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. X-band EPR was used to monitor the oxidation of DNA-bound Dps after DNA photooxidation via the flash-quench technique. Upon irradiation with poly(dGdC)₂, a signal arises with g = 4.3, consistent with the formation of mononuclear high-spin Fe(III) sites of low symmetry, the expected oxidation product of Dps with one iron bound at each ferroxidase site. When poly(dGdC)₂ is substituted with poly(dAdT)₂, the yield of Dps oxidation is decreased significantly, indicating that guanine radicals facilitate Dps oxidation. The more favorable oxidation of Dps by guanine radicals supports the feasibility of a long-distance protection mechanism via DNA CT where Dps is oxidized to fill guanine radical holes in the bacterial genome produced by reactive oxygen species.

We have also explored possible electron transfer intermediates in the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. Dps proteins contain a conserved tryptophan residue in close proximity to the ferroxidase site (W52 in E. coli Dps). In comparison to WT Dps, in EPR studies of the oxidation of ferrous iron-loaded Dps following DNA photooxidation, W52Y and W52A mutants were deficient in forming the characteristic EPR signal at g = 4.3, with a larger deficiency for W52A compared to W52Y. In addition to EPR, we also probed the role of W52 Dps in cells using a hydrogen peroxide survival assay. Bacteria containing W52Y Dps survived the hydrogen peroxide challenge more similarly to those containing WT Dps, whereas cells with W52A Dps died off as quickly as cells without Dps. Overall, these results suggest the possibility of W52 as a CT hopping intermediate.

DNA-modified electrodes have become an essential tool for the study of the redox chemistry of DNA processing enzymes with 4Fe4S clusters. In many cases, it is necessary to investigate different complex samples and substrates in parallel in order to elucidate this chemistry. Therefore, we optimized and characterized a multiplexed electrochemical platform with the 4Fe4S cluster base excision repair glycosylase Endonuclease III (EndoIII). Closely packed DNA films, where the protein has limited surface accessibility, produce EndoIII electrochemical signals sensitive to an intervening mismatch, indicating a DNA-mediated process. Multiplexed analysis allowed more robust characterization of the CT-deficient Y82A EndoIII mutant, as well as comparison of a new family of mutations altering the electrostatics surrounding the 4Fe4S cluster in an effort to shift the reduction potential of the cluster. While little change in the DNA-bound midpoint potential was found for this family of mutants, likely indicating the dominant effect of DNA-binding on establishing the protein redox potential, significant variations in the efficiency of DNA-mediated electron transfer were apparent. On the basis of the stability of these proteins, examined by circular dichroism, we proposed that the electron transfer pathway in EndoIII can be perturbed not only by the removal of aromatic residues but also through changes in solvation near the cluster.

While the 4Fe4S cluster of EndoIII is relatively insensitive to oxidation and reduction in solution, we have found that upon DNA binding, the reduction potential of the [4Fe4S]^3+/2+ couple shifts negatively by approximately 200 mV, bringing this couple into a physiologically relevant range. Demonstrated using electrochemistry experiments in the presence and absence of DNA, these studies do not provide direct molecular evidence for the species being observed. Sulfur K-edge X-ray absorbance spectroscopy (XAS) can be used to probe directly the covalency of iron-sulfur clusters, which is correlated to their reduction potential. We have shown that the Fe-S covalency of the 4Fe4S cluster of EndoIII increases upon DNA binding, stabilizing the oxidized [4Fe4S]³⁺ cluster, consistent with a negative shift in reduction potential. The 7% increase in Fe-S covalency corresponds to an approximately 150 mV shift, remarkably similar to DNA electrochemistry results. Therefore we have obtained direct molecular evidence for the shift in 4Fe4S reduction potential of EndoIII upon DNA binding, supporting the feasibility of our model whereby these proteins can utilize DNA CT to cooperate in order to efficiently find DNA lesions inside cells.

In conclusion, in this work we have explored the biological applications of DNA CT. We discovered that the DNA-binding bacterial ferritin Dps can protect the bacterial genome from a distance via DNA CT, perhaps contributing to pathogen survival and virulence. Furthermore, we optimized a multiplexed electrochemical platform for the study of the redox chemistry of DNA-bound 4Fe4S cluster proteins. Finally, we have used sulfur K-edge XAS to obtain direct molecular evidence for the negative shift in 4Fe4S cluster reduction potential of EndoIII upon DNA binding. These studies contribute to the understanding of DNA-mediated protein oxidation within cells.

Structure and thermal stability of novel fluorophosphate glasses

A systematic investigation on glass formation in the PbF2-InF3-BaHPO4 ternary system has been carried out. These glasses have characterized by IR spectra, Raman spectra and differential thermal analysis. The results show that the structure of these glasses is mainly affected by BaHPO4 and InF3 contents. With decreasing BaHPO4 content, the glass structure gradually transforms from metaphosphate to polyphosphate. When InF3 content is low, it mainly acts as network modifier, when its content is high; it enters glass matrix and forms In(O,F)(6) groups connecting the polymerized phosphorus oxygen species. PbF2 mainly acts as network modifier in this system. Systematic variations of the glass transition temperature and the thermal stability index agree well with these results. The most stable glass with Delta T = 230 degrees C and S = 21.79 K is obtained. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Capacidade antioxidante e a prática de atividade física em indivíduos com lesão medular cervical

A lesão medular está associada a uma série de alterações bioquímicas e decomposição corporal. O aumento da gordura corporal e seu acúmulo na regiãoabdominal aliados a processos infecciosos decorrentes da lesão medular podemacarretar o incremento da concentração plasmática da proteína c-reativa (PCR).Tanto a gordura corporal quanto a elevada concentração da PCR estimulam aprodução de espécies reativas de oxigênio, favorecendo o desequilíbrio oxidativo e odesencadeamento de doenças. É possível que a prática de atividade física regularpossa atuar de modo benéfico através da melhor distribuição da gordura corporal eadaptação dos sistemas antioxidantes nesses indivíduos. Considerando aimportância deste tema e a escassos estudos sobre o assunto, o objetivo desteestudo foi comparar, em indivíduos com lesão medular cervical a composiçãocorporal e indicadores bioquímicos de estado antioxidante em indivíduos fisicamenteativos e não ativos. Participaram do estudo 24 tetraplégicos do gênero masculino(3210 anos de idade e 108 anos de tempo de lesão), divididos em dois grupos,fisicamente ativos (n=15, com pratica de atividade física há pelo menos 3 meses, 3vezes/semana ou mais, totalizando tempo mínimo de 150 minutos/semana) e nãoativos (n=9). A composição corporal foi determinada por absorciometria de duplaemissão de raio-X. Amostras de sangue foram coletadas após jejum de 12 horaspara determinação dos indicadores bioquímicos: de capacidade antioxidante, ácidoúrico, bilirrubina, albumina, alfa-tocoferol, malondialdeído e PCR no plasma eatividade da superóxido dismutase em eritrócitos. O grupo não ativo apresentoumaior IMC (=0,003), gordura total (%) e de tronco (%) (=<0,001) do que o grupoppfisicamente ativo. Foi encontrada relação entre a PCR e a porcentagem de gorduratotal (r=0,72, p=<0,001), de tronco (r=0,70, p=<0,001), massa gorda total (r=0,73,p=<0,001) e de tronco (r=0,67, p=0,001). Não houve diferença significativa entre osindicadores bioquímicos de estado antioxidante, exceto a concentração da PCR quefoi maior no grupo não ativo (p=0,034). Considerando todos indivíduos, 50% apresentavam deficiência de alfa-tocoferol (concentração plasmática <11,6 mol/L).Foi observada relação negativa entre a concentração plasmática de alfa-tocoferol e aPCR (r=-0,18, =0,038).No grupo ativo houve correlação positiva entre a razãoptempo de atividade física:tempo de lesão e concentração plasmática demalondialdeido (r=0,38, =0,014). Nossos resultados, analisados em conjunto,psugerem que prática contínua de atividade física após a lesão atua auxiliando a umamelhor composição corporal e, possivelmente, a uma menor concentraçãoplasmática de PCR. O estado nutricional inadequado em alfa-tocoferol podecomprometer capacidade antioxidante, sendo necessárias medidas de apoionutricional para adequar a ingestão de alfa-tocoferol para este grupo.

Estudo do reparo das lesões induzidas no DNA de Escherichia coli pela radiação ultravioleta C (UVC)

Didaticamente, podemos dividir o espectro da radiação ultravioleta (UV) em três faixas: UVA (400 a 320 nm), UVB (320 a 290 nm) e UVC (290 a 100 nm). Apesar do UVC ou UV-curto ser eficientemente filtrado pela camada de ozônio da Terra e sua atmosfera, este é uma das faixas do espectro de UV mais usadas para explorar as consequências de danos causados ao DNA, já que a letalidade induzida por este agente está relacionada aos danos diretos no genoma celular, como as lesões dímero de pirimidina, que são letais se não reparadas. Contudo, demonstrou-se que a radiação UVC pode gerar espécies reativas de oxigênio (ERO), como o oxigênio singleto (1O2). Embora, o radical hidroxil (OH) cause modificações oxidativas nas bases de DNA, alguns trabalhos indicam que o 1O2 também está envolvido nos danos oxidativos no DNA. Esta ERO é produzida por vários sistemas biológicos e reações fotossensibilização, quando cromóforos são expostos à luz visível ou são excitados pela luz UV, permitindo que essa energia possa ser transferida para o oxigênio sendo convertido em 1O2, que é conhecido por modificar resíduos de guanina, gerando 8-oxoG, que caso não seja reparada pode gerar uma transversão GC-TA. O objetivo deste trabalho foi o de elucidar a participação de ERO nos efeitos genotóxicos e mutagênicos gerados pela radiação UVC, assim como as enzimas envolvidas no processo de reparação destas lesões em células de Escherichia coli. Nos ensaios as culturas foram irradiadas com o UVC (254 nm; 15W General Electric G15T8 germicidal lamp, USA). Nossos resultados mostram que o uso de quelantes de ferro não alterou a letalidade induzida pelo UVC. A azida sódica, um captador de 1O2, protegeu as cepas contra os danos genotóxicos gerados pelo UVC e também diminuiu a frequência de mutações induzidas no teste com rifampicina. A reversão específica GC-TA foi induzida mais de 2,5 vezes no ensaio de mutagênese. A cepa deficiente na proteína de reparo Fpg, enzima que corrige a lesão 8-oxoG, apresentou menos quebras no DNA do que a cepa selvagem no ensaio de eletroforese alcalina. A letalidade induzida pelo UVC foi aumentada nos mutantes transformados com o plasmídeo pFPG, ao mesmo tempo que representou uma redução na indução mutagênica. Houve dimuição na eficiência de transformação com plasmídeo pUC 9.1 na cepa fpg quando comparado a cepa selvagem. Assim como, um aumento da sensibilidade ao UVC na associação entre mutantes fpg e uvrA. Estes resultados mostram que o 1O2 participa dos danos induzidos pelo UVC, através da geração da lesão 8-oxoG, uma lesão mutagênica, que é reparada pela proteína Fpg

Pretreatment with Resveratrol Prevents Neuronal Injury and Cognitive Deficits Induced by Perinatal Hypoxia-Ischemia in Rats

Despite advances in neonatal care, hypoxic-ischemic brain injury is still a serious clinical problem, which is responsible for many cases of perinatal mortality, cerebral palsy, motor impairment and cognitive deficits. Resveratrol, a natural polyphenol with important anti-oxidant and anti-inflammatory properties, is present in grapevines, peanuts and pomegranates. The aim of the present work was to evaluate the possible neuroprotective effect of resveratrol when administered before or immediately after a hypoxic-ischemic brain event in neonatal rats by analyzing brain damage, the mitochondrial status and long-term cognitive impairment. Our results indicate that pretreatment with resveratrol protects against brain damage, reducing infarct volume, preserving myelination and minimizing the astroglial reactive response. Moreover its neuroprotective effect was found to be long lasting, as behavioral outcomes were significantly improved at adulthood. We speculate that one of the mechanisms for this neuroprotection may be related to the maintenance of the mitochondrial inner membrane integrity and potential, and to the reduction of reactive oxygen species. Curiously, none of these protective features was observed when resveratrol was administered immediately after hypoxia-ischemia.

Apoptose induzida por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Streptococcus agalactiae, ou Streptococcus do grupo B (GBS), é um importante patógeno oportunista que causa pneumonia, sepse e meningite em recém-nascidos e infecções em adultos imunocomprometidos. O pulmão aparentemente é o portal de entrada para o EGB na corrente sanguínea o que pode evoluir para uma septicemia. Os mecanismos de virulência relevantes envolve a habilidade do EGB em penetrar e sobreviver intracelularmente em células hospedeiras. Neste trabalho, foram analisados os mecanismos moleculares da apoptose epitelial induzida pelo EGB, e a produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) em células epiteliais respiratórias A549 durante a infecção por EGB. Todas as amostras de EGB exibiram a capacidade de aderir e invadir células A549. A sobrevivência intracelular do EGB em células A549 ocorreu durante 24 h de incubação sem replicação do patógeno. No entanto, a amsotra 88641-V isolada de vagina não sobreviveu após 0,5 h de interação. O EGB promoveu a perda de viabilidade do epitélio durante a infecção. As alterações morfológicas em células A549 infectadas com o EGB incluem arredondamento celular, condensação nuclear, encolhimento celular e perda de contato célula-célula e célula-substrato. A dupla marcação AV/IP revelou que amostras de EGB sorotipo III induziram apoptose enquanto amostras do sorotipo V induziram morte celular semelhante a necrose em células A549. Caspase-3 foi ativada durante a apoptose induzida por EGB em células epiteliais. No entanto, a ativação de caspases-8 e -9 foi detectada apenas para a amostra 88641-V e as amostras EGB do sorotipo III, respectivamente. Experimentos comparativos de Immunoblotting revelaram que o EGB induziu um aumento da expressão Bim, uma proteína pró-apoptótica e diminuiu a expressão de Bcl-2 e Bcl-xL, proteínas anti-apoptóticas. As células A549 apresentaram perda de potencial de membrana mitocondrial Δψm e co-localização com o Bax. Ensaio de espectrometria de massa identificou a proteína PI-2a, uma proteína estrutural de pili, que exibe atividade carboxipepdidase. Descobrimos que os dois sorotipos (III e V) induziram a produção ROS e NO em células A549. Em conclusão, a apoptose induzida pelo EGB em células A549 é um mecanismo importante de virulência, resultando na destruição de tecidos, escape do sistema imune do hospedeiro com espalhamento bacteriano e, em consequência, a doença invasiva ou uma infecção sistémica.

Ação do Glucantime sobre macrófagos de camundongos

Os antimoniais pentavalentes, tais como o Glucantime, são geralmente usados como fármacos de primeira escolha para o tratamento das leishmanioses, no entanto seu mecanismo de ação não é completamente esclarecido. Atua contra formas amastigotas intracelulares de Leishmania sp, comprometendo o potencial redox levando danos ao DNA do parasito. Alguns trabalhos sugerem que o Glucantime aumenta a capacidade fagocítica e a produção de TNF-alfa por fagócitos. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade do Glucantime modular a atividade do macrófago, a principal célula hospedeira da Leishmania. Inicialmente, a toxicidade do Glucantime foi testada sobre macrófagos peritoneais de camundongos BALB/c, tratando as monocamadas in vitro por 48 horas. A viabilidade celular foi avaliada pelo método do MTT. A capacidade do Glucantime (0,1, 1 e 10 mg/ml) modular os macrófagos foi avaliada tratando as monocamadas de macrófagos peritoneais por 24 horas antes da infecção com Leishmania braziliensis. Após 48 horas de incubação com meio de cultura foi avaliado o índice de infecção por contagem. Antes e após a infecção foram analisados a produção de óxido nítrico (NO) pelo método de Griess, espécies reativas de oxigênio (EROS) por fluorimetria usando a sonda H2DCFDA e a produção de citocinas por ELISA. Para avaliar se o Glucantime seria capaz de modular macrófagos in vivo, camundongos suíços foram tratados por 5 dias consecutivos com 8 mg de Glucantime pela via intraperitoneal. Macrófagos peritôneais foram avaliados quanto a sua capacidade de controlar a infecção in vitro com L. braziliensis. Os resultados mostraram que nas concentrações até 10 mg/ml, o Glucantime não alterou a viabilidade dos macrófagos in vitro. O pré-tratamento dos macrófagos com Glucantime nas concentrações de 0.1mg/mL, 1mg/mL e 10mg/mL, foi capaz de reduzir o índice de infecção em 49%, 74% e 85%, respectivamente. Em macrófagos não infectados a produção de NO foi aumentada na concentração de 10mg/ml de Glucantime. O tratamento com 1 e 10 mg/ml de Glucantime foi capaz de aumentar significativamente a produção de EROs (p<0,05 e p<0.01, respectivamente) e a produção IL-12 (p<0,05), mas a IL-10 não foi alterada. Não houve alterações significativas desses parâmetros em relação ao controle após a infecção com L. braziliensis. Os macrófagos oriundos dos animais tratados com Glucantime foram capazes de reduzir o índice de infecção por L. braziliensis (p<0,05). Esses resultados sugerem que o Glucantime é capaz de ativar os macrófagos e esse efeito pode contribuir para o mecanismo de ação desse fármaco.

Modulação redox da homeostase de células musculares lisas através de estimuladores do sistema NADPH oxidase

As doenças cardiovasculares representam a principal causa de morte nos países ocidentais. Dentre essas doenças, a aterosclerose é que mais se destaca, sendo caracterizada pelo acúmulo de células musculares lisas vasculares (CMLV). O efeito patológico das CMLV em resposta a diferentes estímulos pode acarretar em disfunções nestas células. É notável que a aterosclerose ocorra principalmente em vasos sinuosos onde ocorre um forte turbilhonamento do fluxo sanguíneo, que pode acarretar em hemólise e, consequentemente, acúmulo de heme livre. Além disso, no processo de aterogênese as moléculas de adesão, principalmente integrinas, são de crucial importância durante a resposta de CMLV. Nesse trabalho nosso objetivo inicial foi avaliar o efeito do heme livre nas funções de CMLV, bem como os mecanismos moleculares por trás desses efeitos. Em uma segunda parte, investigamos o envolvimento da integrina α1ß1 no efeito da Angiotensina II (Ang II) em CMLV. Nós observamos que o heme livre é capaz de induzir a proliferação e migração de CMLV via espécies reativas de oxigênio (ERO) provenientes da NADPHoxidase (NADPHox). Adicionalmente vimos que o heme ativa vias de sinalização redox-sensíveis relacionadas à proliferação celular, como MAPKinases e o fator de transcrição NFκB. Também observamos que há uma ligação entre a NADPHox e o sistema heme oxigenase (HO), uma vez que o heme induz a expressão de HO-1 e o pré-tratamento das CMLV com inibidores de HO levam ao aumento tanto o efeito proliferação quanto a indução de ERO promovidas pelo heme. Além disso, vimos que o efeito contra-regulatório promovido pela HO ocorre devido as metabolites do heme: biliverdina, bilirrubina e monóxido de carbono. Por último, quando bloqueamos tanto a NADPHox quanto o sistema HO o heme não teve efeito algum na proliferação de CMLV. Em um segundo estudo, observamos que o efeito da Ang II sobre a migração de CMLV foi inibido quando as células foram pré-tratadas com o ligante da integrina α1ß1, a desintegrina Obtustatina. A seguir observamos que o efeito da Ang II na ativação de FAK e na colocalização actina-ILK é dependente da integrina α1ß1, que possivelmente ativa PKCα, uma vez que vimos que a produção de ERO induzida por Ang II foi inibida pela Obtustatina. Vimos que a indução da expressão de ILK por Ang II em CMLV é dependente da integrina α1ß1 e também observamos que a Obtustatina inibibiu o desacoplamento de ILK da FAK, uma vez que a Obtustatina bloqueou a fosforilação de FAK induzida por Ang II (processo crucial para o desacoplamento da ILK). Nós também observamos que a Ang II induz, via integrina α1ß1, a fosforilação de AKT e a diminuição da expressão de p21, provavelmente via ILK. Corroborando estes dados, nós mostramos que o pré-tratamento com Obtustatina induziu um estacionamento na fase G0 e diminuição da proliferação de CMLV tratadas com Ang II. Portanto, mostramos nesse trabalho que o heme livre induz a ativação de CML via NADPHox, que é elegantemente contra-regulado pelo sistema HO. Além disso, sugerimos que a integrina α1ß1 pode ser um importante alvo molecular para o desenvolvimento de intervenções mais efetivas para a aterosclerose.

Efeitos genotóxicos e indução do SOS em mutantes derivados de Escherichia coli K-12 durante o processo de interação com superfícies bióticas e abióticas

A célula epitelial é o primeiro contato entre os micro-organismos e o hospedeiro. Essa interação pode levar a produção de diversas citocinas, quimiocinas, moléculas inflamatórias e também estimular a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste trabalho avaliamos se a interação com as células HEp-2 poderia ser genotóxica para os mutantes derivados de Escherichia coli K-12 deficientes em algumas enzimas que fazem parte do sistema de reparo por excisão de base (BER). Além disto, avaliamos a expressão do sistema SOS, que é induzido pela presença de danos no genoma bacteriano. Os resultados obtidos mostraram a presença de filamentos, na interação com células HEp-2, principalmente, no mutante xthA (BW9091) e no triplo mutante xthA nfo nth (BW535). Quando a interação foi quantificada na ausência da D-manose, observamos um aumento das bactérias aderidas. Além disto, a quantidade e o tamanho dos filamentos também aumentaram, mostrando que as adesinas manose-sensíveis estavam envolvidas na filamentação bacteriana. Para comprovar se o aumento da filamentação observada neste ensaio foram uma consequência da indução do sistema SOS, desencadeada pela interação com as células HEp-2, quantificamos a expressão do SOS, na presença e na ausência da D-manose. De fato, observamos que a indução do SOS na ausência da D-manose foi maior, quando comparada, com o ensaio realizado na presença de D-manose. Além disto, observamos que a ausência de xthA foi importante para o aumento da filamentação observada na ausência de D-manose. Diante destes resultados, verificamos se a resposta de filamentação ocorreria quando as bactérias interagiam com uma superfície abiótica como o vidro. Observamos também inúmeros filamentos nos mutantes BER, BW9091 e BW535, quando comparados a cepa selvagem AB1157. Essa filamentação foi associada à indução do SOS, em resposta a interação das bactérias com o vidro. Em parte a filamentação e a indução do SOS observadas na interação ao vidro, foram associadas à produção de ERO. Quantificamos também o número de bactérias aderidas e observamos que as nossas cepas formavam biofilmes moderados. Contudo, a formação de biofilme dependia da capacidade da bactéria induzir o sistema SOS, tanto em aerobiose como em anaerobiose. A tensão do oxigênio foi importante para interação dos mutantes BER, uma vez que os mutantes BW9091 e BW535 apresentaram uma quantidade de bactérias aderidas menor em anaerobiose. Contudo, a diminuição observada não estava vinculada a morte dos mutantes BER. Também realizamos microscopia de varredura na cepa selvagem e nos mutantes, BW9091 e BW535 e confirmamos que as três cepas formavam biofilmes tanto em aerobiose como em anaerobiose. Observamos uma estrutura sugestiva de matriz extracelular envolvendo os biofilmes da cepa selvagem AB1157 e do mutante BW9091. No entanto, a formação desta estrutura por ambas as cepas dependia da tensão de oxigênio, pois nos biofilmes formados em anaerobiose essa estrutura estava ausente. Em conclusão, mostramos que na interação das bactérias com a superfície biótica e abiótica, ocorreu lesão no genoma, com indução do SOS e a resposta de filamentação associada.

Enzimas antioxidantes em sangue de peixes expostos à hipoxia e hiperoxia

O oxigênio é importante não só por sua participação no metabolismo energético, mas também por sua conversão em derivados parcialmente reduzidos, as espécies reativas de oxigênio (ERO). ERO participam de funções importantes em diversas vias do metabolismo, entretanto, em concentrações desequilibradamente elevadas deflagram a peroxidação lipídica, processo deletério que forma aldeídos tóxicos, como o 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE). A manutenção de concentrações não deletérias das ERO é realizada por moléculas componentes do sistema antioxidante. Peixes podem ser expostos a grandes variações das concentrações de oxigênio, o que provoca ciclos oxidantes. A maioria dos estudos usa fígado e rim para avaliar estresse oxidante por meio de ensaios das atividades antioxidantes, o que requer o sacrifício dos animais. Contudo, o sangue sofre efeitos das ERO e avaliações no sangue podem permitir o estudo de antioxidantes no mesmo animal, sem a necessidade de sacrifício. Em consequência, foram nossos objetivos estabelecer uma técnica de cateterismo branquial em peixes, a padronização dos ensaios e a avaliação em sangue de componentes do sistema antioxidante de duas espécies de teleósteos em diferentes tensões de oxigênio. Pacus e tilápias foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1 e em hipoxia a 0,5 mg de O2.L-1 por 42 horas . Para os ensaios de hiperoxia os animais foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1, depois de 6 horas em 9,5 mg de O2.L-1 e depois de 30 horas de recuperação a 6,0 mg de O2.L-1. A utilização de materiais para o cateterismo de humanos permitiu a implantação de um acesso branquial. Infelizmente, houve formação de trombo após 24 horas. Mesmo assim, a observação de fluxo sanguíneo no interior da cânula e a sobrevida dos animais testados, confirmam a viabilidade da técnica. Verificamos em sangue uma maior atividade da enzima glutationa S-transferase (GST) sobre o 4-HNE em relação ao 1-cloro-2-dinitrobenzeno (CDNB). Isto reflete a importância de avaliações de atividade de enzimas, como a GST, sobre substratos endógenos. As respostas enzimáticas de tilápias mostraram-se mais sensíveis que as dos pacus quando comparadas em diferentes tensões de oxigênio.