Nox2 B-loop peptide, Nox2ds, specifically inhibits the NADPH oxidase Nox2

In recent years, reactive oxygen species (ROS) derived from the vascular isoforms of NADPH oxidase, Nox1, Nox2, and Nox4, have been implicated in many cardiovascular pathologies. As a result, the selective inhibition of these isoforms is an area of intense current investigation. In this study, we postulated that Nox2ds, a peptidic inhibitor that mimics a sequence in the cytosolic B-loop of Nox2, would inhibit ROS production by the Nox2-. but not the Noxl- and Nox4-oxidase systems. To test our hypothesis, the inhibitory activity of Nox2ds was assessed in cell-free assays using reconstituted systems expressing the Nox2-, canonical or hybrid Nox1- or Nox4-oxidase. Our findings demonstrate that Nox2ds, but not its scrambled control, potently inhibited superoxide (O(2)(center dot-)) production in the Nox2 cell-free system, as assessed by the cytochrome c assay. Electron paramagnetic resonance confirmed that Nox2ds inhibits O(2)(center dot-) production by Nox2 oxidase. In contrast, Nox2ds did not inhibit ROS production by either Nox1- or Nox4-oxidase. These findings demonstrate that Nox2ds is a selective inhibitor of Nox2-oxidase and support its utility to elucidate the role of Nox2 in organ pathophysiology and its potential as a therapeutic agent. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Up-regulation of NADPH oxidase components and increased production of interferon-gamma by leukocytes from sickle cell disease patients

We have previously demonstrated that mononuclear leukocytes from patients with sickle cell disease (SCD) release higher amounts of superoxide compared with normal controls. The aim of this study was to further study the NADPH oxidase system in these patients by investigating gene expression of NADPH oxidase components, phosphorylation of p47(phox) component, and the release of cytokines related to NADPH oxidase activation in mononuclear leukocytes from patients with SCD. gp91(phox) gene expression was significantly higher in monocytes from SCD patients compared with normal controls (P = 0.036). Monocytes from SCD patients showed higher levels of p47 phox phosphorylation compared with normal controls. INF-gamma release by lymphocytes from SCD patients was significantly higher compared with normal controls, after 48 h culture with phytohemagglutinin (P = 0.02). The release of TNF-alpha by monocytes from SCD patients and normal controls was similar after 24 and 48 h culture with lipopolysaccharide (P > 0.05). We conclude that monocytes from SCD patients show higher levels of gp91(phox) gene expression and p47(phox) phosphorylation, along with increased IFN-gamma release by SCD lymphocytes. These findings help to explain our previous observation showing the increased respiratory burst activity of mononuclear leukocytes from SCD patients and may contribute to inflammation and tissue damage in these patients.

Diapocynin versus apocynin as pretranscriptional inhibitors of NADPH oxidase and cytokine production by peripheral blood mononuclear cells

Apocynin has been extensively used as an inhibitor of NADPH oxidase (NOX) in many experimental models using phagocytic and non-phagocytic cells. Currently, there is some controversy about the efficacy of apocynin in non-phagocytic cells, but in phagocytes the reported results are consistent, which could be due to the presence of myeloperoxidase in these cells. This enzyme has been proposed as responsible for activating apocynin by generating its dimer, diapocynin, which is supposed to be the active compound that prevents NADPH oxidase complex assembly and activation. Here, we synthesized diapocynin and studied its effect on inhibition of gp91(phox) RNA expression. We found that diapocynin strongly inhibited the expression of gp91(phox)mRNA in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Only at a higher concentration, apocynin was able to exert the same effect. We also compared the apocynin and diapocynin efficacy as inhibitors of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and interleukin-10 (IL-10) production in response to lipopolysaccharide (LPS)-activated PBMC. Although apocynin did inhibit TNF-alpha production, diapocynin had a much more pronounced effect, on both TNF-alpha and IL-10 production. In conclusion, these findings suggest that the bioconversion of apocynin to diapocynin is an important issue not limited to enzymatic activity inhibition, but also for other biological effects as gp91(phox) mRNA expression and cytokine production. Hence, as diapocynin can be easily prepared from apocynin, a one-step synthesis, we recommend its use in studies where the biological effects of apocynin are searched. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Essential role of nuclear factor-kappa B for NADPH oxidase activity in normal and anhildrotic ectodermal dysplasia leukocytes

This work investigated the functional role of nuclear factor-kappa B (NF-kappa B) in respiratory burst activity and in expression of the human phagocyte nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase genes CYBB, CYBA, NCF1, and NCF2. U937 cells with a stably transfected repressor of NF-kappa B (IKB alpha-S32A/S36A) demonstrated significantly lower superoxide release and lower CYBB and NCF1 gene expression compared with control U937 cells. We further tested Epstein-Barr virus (EBV)-transformed B cells from patients with anhidrotic ectodermal dysplasia with immunodeficiency (EDA-ID), an inherited disorderof NF-kappa B function. Superoxide release and CYBB gene expression by EDA-ID cells were significantly decreased compared with healthy cells and similar to cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease (X91 degrees CGD). NCF1 gene expression in EDA-ID S321 cells was decreased compared with healthy control cells and similar to that in autosomal recessive (A47 degrees) CGD cells. Gel shift assays demonstrated loss of recombinant human p50 binding to a NF-kappa B site 5` to the CYBB gene in U937 cells treated with NF-kappa B inhibitors, repressor-transfected U937 cells, and EDA-ID patients cells. Zymosan phagocytosis was not affected by transfection of U937 cells with the NF-kappa B repressor. These studies show that NF-kappa B is necessary for CYBB and NCF1 gene expression and activation of the phagocyte NADPH oxidase in this model system.

Efeito da amônia sobre as convulsões e a inibição da sucinato desidrogenase induzidas por ácido metilmalônico

A hiperamonemia é um achado comum em crianças com acidemia metilmalônica, um erro inato do metabolismo caracterizado por retardo mental, convulsões e acúmulo tecidual de ácido metilmalônico (MMA). Embora existam evidências de que o MMA induza convulsões por inibição da sucinato desidrogenase (SDH), muito pouco se sabe sobre a contribuição da hiperamonemia para o desenvolvimento das convulsões nestes pacientes. No presente estudo investigou-se os efeitos do acetato de amônio sobre a ação convulsivante do MMA in vivo e do cloreto de amõnio sobre a inibição da SDH estriatal induzida pelo MMA in vitro. Ratos adultos foram injetados com acetato de amônio (1,5 mmol/kg, s.c.) ou acetato de sódio (1,5 mmol/kg, s.c.) e, após 5 minutos, injetados unilateralmente no estriado com MMA (3 µmol/µl) neutralizado para pH 7,4 com NaOH ou NaCl (4,5 µmol/µl). O pré-tratamento com acetato de amônio aumentou o número e durações dos episódios convulsivos induzidos pelo MMA. O cloreto de amônio não teve efeito sobre a atividade da sucinato desidrogenase e não alterou a inibição da SDH induzida pelo MMA in vitro. Estes resultados sugerem que a amônia potencializa os efeitos comportamentais induzidos pelo MMA por mecanismos que não envolvam adicional inibição da SDH. Este estudo provê evidências de que a hiperamonemia pode potencializar os efeitos neurotóxicos do MMA.

Efeitos in vitro de metabólitos acumulados na deficiência da acil-CoA desidrogenase de cadeia média (MCAD) sobre parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens

A deficiência da desidrogenase de acilas de cadeia média (MCAD) é o mais freqüente erro inato da oxidação de ácidos graxos. Os indivíduos afetados por esse distúrbio apresentam-se sintomáticos durante períodos de descompensação metabólica, caracterizado pelo acúmulo de ácidos graxos de cadeia média (AGCM), particularmente os ácidos octanóico (AO), decanóico (AD) e cis-4-decenóico (AcD). Durante as crises, os pacientes apresentam hipoglicemia hipocetótica, hipotonia, rabdomiólise, edema cerebral e, finalmente, entram em coma, podendo ter um desenlace fatal. O tratamento de urgência é baseado na infusão de glicose nos pacientes durante as crises, enquanto uma dieta rica em carboidratos e pobre em gorduras é recomendada nos períodos fora das crises. Uma parte considerável dos pacientes que sobrevivem às crises apresenta um grau variável de manifestações neurológicas. Entretanto, os mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos da deficiência de MCAD são praticamente desconhecidos. No presente estudo avaliamos a influência dos principais metabólitos acumulados na deficiência de MCAD, os ácidos AO, AD e AcD, e , em alguns casos, também de seus derivados de carnitina e glicina, sobre as atividades de enzimas importantes do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos Wistar de 30 dias de vida. AO, AD, AcD e octanoilcarnitina inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase, com ênfase ao AcD, o inibidor mais potente da atividade da enzima. Além disso, verificamos que a co-incubação do AO com glutationa (GSH) ou trolox (vitamina E solúvel) evitou seu efeito inibitório sobre a atividade da enzima. A inibição da enzima pelo AcD foi também prevenida quando o mesmo foi co-incubado com as enzimas catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) juntas, mas não com GSH. Além disso, AO, AD e AcD aumentaram a lipoperoxidação em homogeneizados de córtex cerebral de ratos, medidos por quimioluminescência e TBA-RS. Tais resultados sugerem que esses metabólitos inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase via radicais livres. Observamos ainda que somente AD e AcD inibiram atividades dos complexos da cadeia respiratória, ao contrário do AO que não teve qualquer ação sobre essas atividades. Enquanto o AD diminuiu somente a atividade do complexo IV a uma concentração muito alta (3 mM), o AcD diminuiu as atividades dos complexos II, II-III e IV dentro da faixa de concentrações encontrada na deficiência de MCAD (0,25-0,5 mM). Além disso, AO, AD e AcD inibiram a produção de CO2 a aprtir de glicose e acetato radiativos como substratos, indicando uma inibição do ciclo de Krebs. No entanto, somente AD e AcD reduziram a produção de CO2 a partir de citrato, enquanto AO não alterou a mesma. Além disso, nenhum dos três metabólitos testados alterou a atividade da citrato sintase. Demonstramos ainda que o AcD reduziu as atividades da creatinaquinase mitocondrial e citosólica, mas em uma concentração muito alta não encontrada na deficiência de MCAD. Este efeito não foi evitado por GSH, vitamina C+E ou L-NAME, sugerindo que o mesmo deve ter ocorrido via mecanismo distinto do estresse oxidativo. AcD foi o inibidor mais potente das atividades enzimáticas testadas neste trabalho, indicando que deve ser o metabólito de maior toxicidade nesta doença, ao menos no que se refere ao comprometimento do metabolismo energético. Espera-se que nossos resultados possam contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos envolvidos na deficiência de MCAD.

Correlação da atividade de lactato desidrogenase e concentração de lactato com a classificação de efusões em cães

As efusões são problemas clínicos frequentes e que ocorrem em consequência de uma enfermidade que culmine com diminuição da pressão coloidosmótica intravascular, elevação da pressão hidrostática local, aumento da permeabilidade vascular e/ou comprometimento da drenagem realizada pelos vasos linfáticos. Dessa maneira, a avaliação laboratorial desse fluido torna-se relevante para que, em conjunto com os sinais clínicos apresentados pelo paciente, possa ser firmado um possível diagnóstico e instituída ação terapêutica adequada. Assim sendo, a classificação de uma efusão em transudato ou exsudato torna-se um dos pontos críticos para a elucidação do diagnóstico e condução do caso clínico. em Medicina Veterinária, o método tradicional de classificação de uma efusão é baseado na contagem celular e na concentração de proteínas do fluido. Contudo, diversos estudos evidenciam que tais parâmetros não são suficientes para a correta classificação de todas as efusões. Assim, o presente estudo foi conduzido com o objetivo de verificar a correlação de outros parâmetros bioquímicos com a diferenciação das efusões transudativas e exsudativas e, para tal, foram avaliadas as atividades de lacatato desidrogenase (LDH) das efusões, a relação de sua atividade fluido/soro, concentração de lactato das efusões, o gradiente de concentração de lactato do soro para o fluido e a concentração de proteínas das efusões. Os resultados obtidos permitiram observar que a atividade de LDH, a relação LDH efusão/soro, a concentração de lactato e o gradiente de concentração de lactato soro/efusão apresentam diferença estatisticamente significativa (P<0,05), bem como alta correlação com a classificação de uma efusão exsudativa.

Aspectos clínicos e concentração sérica da creatina-quinase e lactato-desidrogenase em cães submetidos à fisioterapia após atrofia muscular induzida

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

Diapocynin versus apocynin as pretranscriptional inhibitors of NADPH oxidase and cytokine production by peripheral blood mononuclear cells

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

The oxidation of apocynin catalyzed by myeloperoxidase: Proposal for NADPH oxidase inhibition

Apocynin has been used as an efficient inhibitor of the NADPH oxidase complex and its mechanism of inhibition is linked to prior activation through the action of peroxidascs. Here we studied the oxidation of apocynin catalyzed by myeloperoxidase (MPO) and activated neutrophils. We found that apocynin is easily oxidized by MPO/H2O2 or activated neutrophils and has as products dimer and trimer derivatives. Since apocynin impedes the migration of the cytosolic component p47phox to the membrane and this effect could be related to its conjugation with essential thiol groups, we studied the reactivity of apocynin and its MPO-catalyzed oxidation products with glutathione (GSH). We found that apocynin and its oxidation products do not react with GSH. However, this thiol compound was efficiently oxidized by the apocynin radical during the MPO-catalyzed oxidation. We suggest that the reactivity of apocynin radical with thiol compounds could be involved in the inhibitory effect of this methoxy-catechol on NADPH oxidase complex. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

The reactivity of oytho-methoxy-substituted catechol radicals with sulfhydryl groups: Contribution for the comprehension of the mechanism of inhibition of NADPH oxidase by apocynin

Redox processes are involved in the mechanism of action of NADPH oxidase inhibitors such as diphenyleneiodonium and apocynin. Here, we studied the structure-activity relationship for apocynin and analogous ortho-methoxy-substituted catechols as inhibitors of the NADPH oxidase in neutrophils and their reactivity with peroxidase. Aiming to alter the reduction potential, the ortho-methoxy-catechol moiety was kept constant and the substituents at para position related to the hydroxyl group were varied. Two series of compounds were employed: methoxy-catechols bearing electron-withdrawing groups (MC-W) such as apocynin, vanillin, 4-nitroguaiacol, 4-cyanoguaiacol, and methoxy-catechol bearing electron-donating groups (MC-D) such as 4-methylguaiacol and 4-ethylguaiacol. We found that MC-D were weaker inhibitors compared to MD-W. Furthermore, the radicals generated by oxidation of MC-W via MPO/H(2)O(2), but not for MC-D, were able to oxidize glutathione (GSH) as verified by the formation of thiyl radicals, depletion of GSH, and recycling of the ortho-methoxy-catechols during their oxidations. The capacity of oxidizing sulfhydryl (SH) groups was also verified when ovalbumin was incubated with MC-W, but not for MC-D. Since the effect of apocynin has been correlated with inactivation of the cytosolic fractions of the NADPH oxidase complex and its oxidation during the inhibitory process develops a special role in this process, we suggest that the close relationship between the reactivity of the radicals of MC-W compounds with thiol groups and their efficacy as NADPH oxidase inhibitor could be the chemical pathway behind the mechanism of action of apocynin and should be taken into account in the design of new and specific NADPH oxidase inhibitors. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Icterícia neonatal e deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase

A deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase em neonatos pode ser a responsável pela icterícia neonatal. Este comentário científico é decorrente do relato sobre o tema publicado neste fascículo e que preocupa diversos autores de outros países em relação às complicações em neonatos de hiperbilirrubinemia, existindo inclusive proposições de alguns autores em incluir o teste para identificar a deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase nos recém-nascidos.

Efeito da temperatura de estocagem de leveduras de panificação sobre a atividade da glicerol-3-fosfato desidrogenase

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

Protocatechuic Acid Alkyl Esters: Hydrophobicity As a Determinant Factor for Inhibition of NADPH Oxidase

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

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.