Selective neuronal differentiation of neural stem cells induced by nanosecond microplasma agitation

An essential step for therapeutic and research applications of stem cells is their ability to differentiate into specific cell types. Neuronal cells are of great interest for medical treatment of neurodegenerative diseases and traumatic injuries of central nervous system (CNS), but efforts to produce these cells have been met with only modest success. In an attempt of finding new approaches, atmospheric-pressure room-temperature microplasma jets (MPJs) are shown to effectively direct in vitro differentiation of neural stem cells (NSCs) predominantly into neuronal lineage. Murine neural stem cells (C17.2-NSCs) treated with MPJs exhibit rapid proliferation and differentiation with longer neurites and cell bodies eventually forming neuronal networks. MPJs regulate ~. 75% of NSCs to differentiate into neurons, which is a higher efficiency compared to common protein- and growth factors-based differentiation. NSCs exposure to quantized and transient (~. 150. ns) micro-plasma bullets up-regulates expression of different cell lineage markers as β-Tubulin III (for neurons) and O4 (for oligodendrocytes), while the expression of GFAP (for astrocytes) remains unchanged, as evidenced by quantitative PCR, immunofluorescence microscopy and Western Blot assay. It is shown that the plasma-increased nitric oxide (NO) production is a factor in the fate choice and differentiation of NSCs followed by axonal growth. The differentiated NSC cells matured and produced mostly cholinergic and motor neuronal progeny. It is also demonstrated that exposure of primary rat NSCs to the microplasma leads to quite similar differentiation effects. This suggests that the observed effect may potentially be generic and applicable to other types of neural progenitor cells. The application of this new in vitro strategy to selectively differentiate NSCs into neurons represents a step towards reproducible and efficient production of the desired NSC derivatives. © 2013.

iNOS expression and osteocyte apoptosis in idiopathic, non- traumatic osteonecrosis

Background and purpose Non-traumatic osteonecrosis is a progressive disease with multiple etiologies. It affects younger individuals more and more, often leading to total hip arthroplasty. We investigated whether there is a correlation between inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression and osteocyte apoptosis in non-traumatic osteonecrosis. Patients and methods We collected and studied 20 human idiopathic, non-traumatic osteonecrosis femoral heads. Subchondral bone samples in the non-sclerotic region (n = 30), collected from osteoarthritis patients, were used as controls. Spontaneously hypertensive rats were used as a model for osteonecrosis in the study. We used scanning electron microscopy, TUNEL assay, and immunohistochemical staining to study osteocyte changes and apoptosis. Results The morphology of osteocytes in the areas close to the necrotic region changed and the number of apoptotic osteocytes increased in comparison with the same region in control groups. The expression of iNOS and cytochrome C in osteocytes increased while Bax expression was not detectable in osteonecrosis samples. Using spontaneously hypertensive rats, we found a positive correlation between iNOS expression and osteocyte apoptosis in the osteonecrotic region. iNOS inhibitor (aminoguanidine) added to the drinking water for 5 weeks reduced the production of iNOS and osteonecrosis compared to a control group without aminoguanidine. Interpretation Our findings show that increased iNOS expression can lead to osteocyte apopotosis in idiopathic, non-traumatic osteonecrosis and that an iNOS inhibitor may prevent the progression of the disease.

Association of NOS1AP variants and depression phenotypes in schizophrenia

Background The nitric oxide synthase 1 adaptor protein gene (NOS1AP) has previously been recognised as a schizophrenia susceptibility gene due to its role in glutamate neurotransmission. The gene is believed to inhibit nitric oxide (NO) production activated by the N-methyl-d-aspartate (NMDA) receptor and reduced NO levels have been observed in schizophrenia patients. However, association studies investigating NOS1AP and schizophrenia have produced inconsistent results, most likely because schizophrenia is a clinically heterogeneous disorder. This study aims to investigate the association between NOS1AP variants and defined depression phenotypes of schizophrenia. Methods Nine NOS1AP SNPs, rs1415259, rs1415263, rs1858232, rs386231, rs4531275, rs4656355, rs4657178, rs6683968 and rs6704393 were genotyped in 235 schizophrenia subjects screened for various phenotypes of depression. Result One NOS1AP SNP (rs1858232) was associated with the broad diagnosis of schizophrenia and eight SNPs were associated with depression related phenotypes within schizophrenia. The rs1415259 SNP showed strong association with sleep dysregulation phenotypes of depression. Conclusion Results suggest that NOS1AP variants are associated with various forms of depression in schizophrenia and are more prevalent in males. Limitation Schizophrenia is a clinically heterogeneous disease that can vary greatly between different ethnic and geographic populations so our observations should be viewed with caution until they are independently replicated, particularly in larger patient cohorts.

Milk casein-derived tripeptides : A special focus on blood pressure and vascular function

Increased consumption of low-fat milk products is inversely associated with the risk of hypertension. The beneficial effect of milk on blood pressure is attributed to high calcium and potassium content but also to specific peptide sequences, which are cleaved from milk protein during gastrointestinal digestion, fermentation of milk with proteolytic starter cultures or enzymatic hydrolysis. Milk products fermented with Lactobacillus helveticus contain casein-derived tripeptides isoleucine-proline-proline (Ile-Pro-Pro) and valine-proline-proline (Val-Pro-Pro), which have been shown to possess antihypertensive effects in humans and in experimental animals. The aim of the present series of studies was to investigate the effects of tripeptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro or fermented milk products containing them on vascular function and blood pressure and to elucidate the mechanisms behind them by using different experimental models of hypertension. Another aim was to characterize the acute effects of tripeptides on blood pressure and arterial stiffness in mildly hypertensive humans. Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro or fermented milk products containing them attenuated the development of hypertension in two experimental models of hypertension, spontaneously hypertensive rat (SHR) and type 2 diabetic Goto-Kakizaki (GK) rat fed with high-salt diet. Significant differences in systolic blood pressure (SBP) were seen after 8 weeks treatment with tripeptide-containing products compared to control product. Plant sterols did not enhance this effect. Two differently produced tripeptide powders produced a similar attenuating effect on SBP in SHR. In mildly hypertensive subjects, a single administration of tripeptide- and plant sterol-containing fermented milk product decreased both SBP and diastolic blood pressure (DBP) over a period of 8 hours. Protective effect of tripeptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro and fermented milk products containing them on vascular function was demonstrated in in vitro studies and long-term experimental studies. The effect was shown to be endothelium-dependent and possibly involving endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF). In the clinical study, single administration of tripeptide-containing fermented milk product did not affect measures of arterial stiffness. Long-term treatment with fermented milk product containing Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro inhibited angiotensin-converting enzyme (ACE) and decreased aldosterone levels thus showing beneficial effects on the renin-angiotensin system (RAS) in SHR and GK. No changes in the components of RAS were observed by the single administration of the same product in mildly hypertensive subjects. Increased levels of cGMP, NOx and citrulline suggest increased nitric oxide (NO) production by the tripeptides. Taken together, Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro -containing products attenuate the development of hypertension after long-term treatment in experimental models of hypertension and possess an acute antihypertensive effect in mildly hypertensive subjects. In addition, these tripeptides show endothelium-mediated beneficial effects on vascular function. Attenuation of blood pressure increase by the tripeptides in experimental animals involves RAS, but its role in the antihypertensive effect in humans remains to be elucidated.

Ozone-induced signaling in Arabidopsis thaliana

Tropospheric ozone (O3) is one of the most common air pollutants in industrialized countries, and an increasing problem in rapidly industrialising and developing countries in Asia, Africa and South America. Elevated concentrations of tropospheric O3 can lead to decrease in photosynthesis rate and therefore affect the normal metabolism, growth and seed production. Acute and high O3 episodes can lead to extensive damage leading to dead tissue in plants. Thus, O3 derived growth defects can lead to reduction in crop yield thereby leading to economical losses. Despite the extensive research on this area, many questions remain open on how these processes are controlled. In this study, the stress-induced signaling routes and the components involved were elucidated in more detail starting from visual damage to changes in gene expression, signaling routes and plant hormone interactions that are involved in O3-induced cell death. In order to elucidate O3-induced responses in Arabidopsis, mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling was studied using different hormonal signaling mutants. MAPKs were activated at the beginning of the O3 exposure. The activity of MAPKs, which were identified as AtMPK3 and AtMPK6, reached the maximum at 1 and 2 hours after the start of the exposure, respectively. The activity decreased back to clean air levels at 8 hours after the start of the exposure. Both AtMPK3 and AtMPK6 were translocated to nucleus at the beginning of the O3 exposure where they most likely affect gene expression. Differences were seen between different hormonal signaling mutants. Functional SA signaling was shown to be needed for the full protein levels and activation of AtMPK3. In addition, AtMPK3 and AtMPK6 activation was not dependent on ethylene signaling. Finally, jasmonic acid was also shown to have an impact on AtMPK3 protein levels and AtMPK3 activity. To further study O3-induced cell death, an earlier isolated O3 sensitive Arabidopsis mutant rcd1 was mapped, cloned and further characterized. RCD1 was shown to encode a gene with WWE and ADP-ribosylation domains known to be involved in protein-protein interactions and cell signaling. rcd1 was shown to be involved in many processes including hormonal signaling and regulation of stress-responsive genes. rcd1 is sensitive against O3 and apoplastic superoxide, but tolerant against paraquat that produces superoxide in chloroplast. rcd1 is also partially insensitive to glucose and has alterations in hormone responses. These alterations are seen as ABA insensitivity, reduced jasmonic acid sensitivity and reduced ethylene sensitivity. All these features suggest that RCD1 acts as an integrative node in hormonal signaling and it is involved in the hormonal regulation of several specific stress-responsive genes. Further studies with the rcd1 mutant showed that it exhibits the classical features of programmed cell death, PCD, in response to O3. These include nuclear shrinkage, chromatin condensation, nuclear DNA degradation, cytosol vesiculation and accumulation of phenolic compounds and eventually patches of HR-like lesions. rcd1 was found to produce extensive amount of salicylic acid and jasmonic acid in response to O3. Double mutant studies showed that SA independent and dependent processes were involved in the O3-induced PCD in rcd1 and that increased sensitivity against JA led to increased sensitivity against O3. Furthermore, rcd1 had alterations in MAPK signature that resembled changes that were previously seen in mutants defective in SA and JA signaling. Nitric oxide accumulation and its impact on O3-induced cell death were also studied. Transient accumulation of NO was seen at the beginning of the O3 exposure, and during late time points, NO accumulation coincided with the HR-like lesions. NO was shown to modify defense gene expression, such as, SA and ethylene biosynthetic genes. Furthermore, rcd1 was shown to produce more NO in control conditions. In conclusion, NO was shown to be involved in O3-induced signaling leading to attenuation of SA biosynthesis and other defense related genes.

Regulation of Kinin receptor Expression in Heart Failure with a Focus on Vascular Endothelium

Accumulating evidence show that kinins, notably bradykinin (BK) and kallidin, have cardioprotective effects. To these include reduction of left ventricular hypertrophy (LVH) and progression of heart failure. The effects are mediated through two G protein-coupled receptors- bradykinin type-2 receptor (BK-2R) and bradykinin type -1 receptor (BK-1R). The widely accepted cardioprotective effects of BK-receptors relate to triggering the production and release of vasodilating nitric oxide (NO) by endothelial cells. They also exert anti-proliferative effects on fibroblasts and anti-hypertrophic effects on myocytes, and thus may play an essential role in the cardioprotective response to myocardial injury. The role for BK-1Rs in HF is based on experimental animal models, where the receptors have been linked to cardioprotective- but also to cardiotoxic -effects. The BK-1Rs are induced under inflammatory and ischemic conditions, shown in animal models; no previous reports, concerning BK-1Rs in human heart failure, have been presented. The expression of BK-2Rs is down-regulated in human end-stage heart failure. Present results showed that, in these patients, the BK-1Rs were up-regulated, suggesting that also BK-1Rs are involved in the pathogenesis of human heart failure. The receptors were localized mainly in the endothelium of intramyocardial coronary vessels, and correlated with the increased TNF-α expression in the myocardial coronary vessels. Moreover, in cultured endothelial cells, TNF-α was a potent trigger of BK-1Rs. These results suggest that cytokines may be responsible for the up-regulation of BK-1Rs in human heart failure. A linear relationship between BK-2R mRNA and protein expression in normal and failing human left ventricles implies that the BK-2Rs are regulated on the transcriptional level, at least in human myocardium. The expression of BK-2Rs correlated positively with age in normal and dilated hearts (IDC). The results suggest that human hearts adapts to age-related changes, by up-regulating the expression of cardioprotective BK-2Rs. Also, in the BK-2R promoter polymorphism -58 T/C, the C-allele was accumulated in cardiomyopathy patients which may partially explain the reduced number of BK-2Rs. Statins reduce the level of plasma cholesterol, but also exert several non-cholesterol-dependent effects. These effects were studied in human coronary arterial endothelial cells (hCAEC) and incubation with lovastatin induced both BK-1 and BK-2Rs in a time and concentration-dependent way. The induced BK-2Rs were functionally active, thus NO production and cGMP signaling was increased. Induction was abrogated by mevalonate, a direct HMG-CoA metabolite. Lovastatin is known to inhibit Rho activation, and by a selective RhoA kinase inhibitor (Y27632), a similar induction of BK-2R expression as with lovastatin. Interestingly a COX-2-inhibitor (NS398) inhibited this lovastatin-induction of BK-2Rs, suggesting that COX-2 inhibitors may affect the endothelial BK-2Rs, in a negative fashion. Hypoxia is a common denominator in HF but also in other cardiovascular diseases. An induction of BK-2Rs in mild hypoxic conditions was shown in cultured hCAECs, which was abolished by a specific BK-2R inhibitor Icatibant. These receptors were functionally active, thus BK increased and Icatibant inhibited the production of NO. In rat myocardium the expression of BK-2R was increased in the endothelium of vessels, forming at the border zone, between the scar tissue and the healthy myocardium. Moreover, in in vitro wound-healing assay, endothelial cells were cultured under hypoxic conditions and BK significantly increased the migration of these cells and as Icatibant inhibited it. These results show, that mild hypoxia triggers a temporal expression of functionally active BK-2Rs in human and rat endothelial cells, supporting a role for BK-2Rs, in hypoxia induced angiogenesis. Our and previous results show, that BK-Rs have an impact on the cardiovascular diseases. In humans, at the end stage of heart failure, the BK-2Rs are down-regulated and BK-1Rs induced. Whether the up-regulation of BK-1Rs, is a compensatory mechanism against the down-regulation of BK-2Rs, or merely reflects the end point of heart failure, remains to bee seen. In a clinical point of view, the up-regulation of BK-2Rs, under hypoxic conditions or statin treatment, suggests that, the induction of BK-2Rs is protective in cardiovascular pathologies and those treatments activating BK-2Rs, might give additional tools in treating heart failure.

Anti-inflammatory activity of the ethanol extract of Dictamnus dasycarpus leaf in lipopolysaccharide-activated macrophages

Background: Dictamnus dasycarpus is widely used as a traditional remedy for the treatment of eczema, rheumatism, and other inflammatory diseases in Asia. The current study investigates the molecular mechanism of anti-inflammatory action of the ethanol extract of Dictamnus dasycarpus leaf (DE) in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. Methods: Nitric oxide (NO) production was assessed by Griess reaction and the mRNA and protein expressions of pro inflammatory cytokines, transcription factor, and enzymes were determined by real-time RT-PCR and immunoblotting analysis. Results: DE (0.5 and 1 mg/mL) suppressed the NO production by 10 and 33%, respectively, compared to the untreated group in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. DE (0.5 and 1 mg/mL) reduced the mRNA expression of key transcription factor nuclear factor-kappa B by 7 and 24%, respectively compared to the untreated group in LPS activated macrophage. The pro inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor a and interleukin 1 beta were also decreased by DE treatment. Moreover, the protein expression of pro inflammatory enzymes, inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase 2 were also dramatically attenuated by DE in a dose dependent manner. Conclusions: These results suggest that Dictamnus dasycarpus leaf has a potent anti-inflammatory activity and can be used for the development of new anti-inflammatory agents.

Participação do L-NAME, da L-arginina e da N-acetilcisteína no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos

O óxido nítrico (NO) constitui um dos mais importantes mediadores intra e extracelulares e tem sido descrita sua participação tanto em processos biológicos como patológicos. Nosso objetivo foi verificar se o aumento ou a diminuição do óxido nítrico apresenta um efeito benéfico na proteção do tecido pulmonar no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos. Para tanto, utilizamos o L-NAME (inibidor do NO), a L-arginina (substrato para a formação do NO) e os comparamos com a N-acetilcisteína (utilizada no tratamento da DPOC). Foram utilizados 65 camundongos C57BL/6 machos. Cinquenta animais foram divididos em grupos controle, fumaça de cigarro (FC), fumaça de cigarro + L-NAME (FC+LN), fumaça de cigarro + L-arginina (FC+LA), fumaça de cigarro + N-acetilcisteína (FC+NAC) (n=10, por grupo). Durante sessenta dias 40 animais foram expostos a 12 cigarros comerciais por dia, 3 vezes ao dia. Os grupos controle e FC foram submetidos à gavagens orogástricas com o veículo. Os grupos FC+LN, FC+LA, FC+NAC receberam gavagens diárias de L-NAME (60 mg/kg), L-arginina (120 mg/kg) ou NAC (200 mg/kg) respectivamente. Quinze animais (n = 5, por grupo) foram expostos ao ar ambiente e tratados apenas com L-NAME, L-arginina e NAC. Realizamos a análise do perfil das células do lavado broncoalveolar após o sacrifício. O pulmão direito foi removido para as análises histológicas do alargamento dos espaços aéreos determinado pela medida do diâmetro alveolar médio (Lm) e da densidade de superfície (Sv) dos septos alveolares. Os pulmões esquerdos foram removidos e homogeneizados para a as análises da atividade enzimática (SOD, CAT e MPO) e do sistema glutationa (GSH/GSSG), para a análise dos valores de nitrito e da expressão de 4-HNE, MMP-12, NE, TIMP-1, TIMP-2. Nossos resultados apontam que o L-NAME tem uma ação voltada para a matriz extracelular (via protease-antiprotease), enquanto que a L-arginina possui uma ação voltada para os oxidantes, assim como a NAC. Porém a NAC atua aumentando os níveis de glutationa, o que interfere diretamente nos oxidantes (via oxidante-antioxidante), enquanto a L-arginina interfere aumentando o burden oxidativo concomitante a um aumento da velocidade de ação dos oxidantes o que aumenta as células inflamatórias, mas diminui seu tempo de ação permitindo uma maior proteção. Concluímos que tanto o favorecimento para a produção e liberação do NOatravés da administração da L-arginina quanto a inibição do NOpela utilização do L-NAME foi eficiente na proteção do pulmão, apesar de não terem alcançado um resultado tão bom quanto a NAC.

Via L-arginina-óxido nítrico e insuficiência cardíaca: associação ao condicionamento físico

A insuficiência cardíaca (IC) é uma síndrome clínica de elevada incidência e com um prognóstico ruim a longo prazo. Ela é a via final comum da maioria das doenças que acometem o coração, sendo um dos mais importantes desafios clínicos na área da saúde. O óxido nítrico (NO) representa, por intermédio de sua influência sobre o endotélio e as plaquetas, um importante papel na regulação da homeostase vascular. Este gás de meia-vida curta é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina, pela enzima NO sintase (NOS), levando à produção de guanosina monofosfato cíclica (GMPc). Estudos mostram que anormalidades na biodisponibilidade de NO em plaquetas podem contribuir para eventos trombóticos, não tendo sido ainda avaliada na IC. Na primeira parte do estudo, o objetivo foi investigar o efeito da IC na atividade e na expressão da NOS em plaquetas, no conteúdo intraplaquetário de GMPc, na agregação plaquetária, além dos parâmetros antropométricos e da composição corporal, das variáveis bioquímicas, dos aminoácidos plasmáticos, do estresse oxidativo (plasma e plaquetas) e da concentração sistêmica de marcadores inflamatórios em 15 pacientes com IC e 15 controles saudáveis. Na segunda parte do estudo, objetivou-se avaliar os efeitos do treinamento físico (TF) regular nessas mesmas variáveis (exceto a expressão da NOS) e nas variáveis hemodinâmicas e respiratórias. Para tal, foram avaliados 15 pacientes com IC que se mantiveram sedentários e 15 pacientes com IC que realizaram 30 minutos de atividade física aeróbia e treinamento contraresistência muscular localizada com pesos livres e máquinas, três vezes por semana, durante 24 semanas. Os resultados da primeira etapa do estudo demonstraram hiperagregabilidade plaquetária induzida tanto por colágeno como por ADP, com aumento do estresse oxidativo, da atividade basal da NOS e da concentração de GMPc, estando os níveis plasmáticos de L-arginina em pacientes com IC diminuído. A expressão da iNOS, estava aumentada em plaquetas de pacientes com IC em relação aos controles saudáveis.Também foi observado aumento da resposta inflamatória, com maiores níveis sistêmicos de proteína C reativa, fibrinogênio, interleucina-6 e fator de necrose tumoral α. Após o período de TF, houve aumento do VO2 máximo e a agregação plaquetária induzida tanto por colágeno quanto por ADP estava diminuída. Ocorreu um aumento dos níveis plasmáticos de L-arginina e, uma redução da atividade da NOS após o TF. Em relação ao estresse oxidativo, tanto a produção sistêmica, quanto a intraplaquetária de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARs) e a carbonilação diminuíram na presença da atividade aumentada das enzimas superóxido dismutase (SOD) e da catalase após o TF. Houve uma diminuição da resposta inflamatória, uma diminuição do colesterol total, do LDL e dos triglicerídeos e um aumento do HDL, após oTF. Nossos resultados sugerem que o TF tem efeitos antioxidantes, anti-inflamatórios e antiagregantes, que parece ser independente da produção de NO, sendo uma importante ferramenta não farmacológica no tratamento da IC

Hiperagregabilidade plaquetária e depressão: é o óxido nítrico o mensageiro comum?

A depressão é uma doença grave que vem se tornando mais prevalente na população mundial e no Brasil. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), é a quarta doença mais incapacitante e estima-se que em 2020 ocupe o segundo lugar, ficando atrás apenas das doenças cardiovasculares (DCV), que são a principal causa de morte no mundo. O Transtorno depressivo maior (TDM) se caracteriza por humor deprimido, tristeza intensa ou desânimo ou perda de interesse ou de prazer por quase todas as atividades por, pelo menos, duas semanas. Além disso, tem um elevado índice de mortalidade cardiovascular, e esta associação parece ser multifatorial e altamente complexa, e ainda não está completamente elucidada. Recentes estudos sugerem que a ocorrência de aterotrombose e eventos cardiovasculares no TDM está associada a uma diminuição na biodisponibilidade do óxido nítrico (NO), um potente vasodilatador, anti-agregante plaquetário e neurotransmissor. O NO é um gás formado a partir da L-arginina, pela ação da família de enzimas NO sintases (NOS), e vai ocasionar um aumento de guanosina monofosfato cíclica (GMPc), que é posteriormente degradada pelas fosfodiesterases (PDE). A L-arginina participa em outras vias além da produção de NO, como a arginase. O estresse oxidativo também tem uma participação no desenvolvimento dos transtornos psiquiátricos e nas DCV, e pode reduzir a meia-vida do NO. O objetivo deste estudo é investigar a via NO-GMPc, o ciclo da uréia, marcadores de estresse oxidativo e de inflamação em plaquetas e a sua associação com a função plaquetária no TDM. Participaram da pesquisa nove pacientes com diagnóstico de depressão leve a moderada do Serviço de Psicologia Aplicada (SPA/UERJ) e onze indivíduos saudáveis pareados por idade como controles. Este projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa do Hospital Universitário Pedro Ernesto (1436-CEP/HUPE). A agregação plaquetária, a expressão e atividade da arginase II, a expressão da PDE 5, marcadores de estresse oxidativo (níveis de TBARS, carbonilação de proteínas, expressão da NADPH oxidase e da glutationa peroxidase (GPx) e atividade desta e da catalase (CAT), ambas enzimas anti-oxidantes) nas plaquetas e no soro, e o fibrinogênio sistêmico foram investigados. No presente estudo observou-se um aumento da agregação plaquetária induzida por ADP em pacientes com TDM comparados aos controles. Uma ativação da arginase II em plaquetas sem qualquer alteração na sua expressão foi demonstrada em pacientes com TDM. Além disso, um aumento na carbonilação de proteínas e na expressão de GPx, de NADPH e de PDE5 foi observado em plaquetas de pacientes com TDM. A produção de TBARS, a atividade de GPx e CAT nas plaquetas e no soro não foram afetados pelo TDM. Não houve diferença nos níveis de fibrinogênio entre pacientes com TDM e controles. A ativação da arginase, somada ao estresse oxidativo, reduziria a biodisponibilidade de NO levando à disfunção plaquetária nos pacientes com TDM. O presente estudo acrescenta dados importantes para a compreensão dos mecanismos celulares envolvidos na relação TDM e DCV. Além disso, abre caminho para a utilização de novas ferramentas farmacológicas, como os antioxidantes, para o tratamento do TDM.

A via L-argininaóxido nítrico, estresse oxidativo e ciclo da uréia na obesidade

A obesidade é um distúrbio metabólico de etiologia multifatorial e elevada prevalência no Brasil, que pode ser definida por um índice de massa corporal (peso em quilogramas dividido pela altura em metros ao quadrado) maior ou igual a 30 kg/m2, e que está associada de forma independente a um elevado risco de morbidade e mortalidade cardiovascular devido aos eventos aterotrombóticos. O óxido nítrico (NO), uma pequena molécula gasosa, é produzido através da conversão do aminoácido catiônico L-arginina em L-citrulina e NO em uma reação catalisada por uma família de enzimas denominadas NO-sintases (NOS), e funciona como um protetor cardiovascular modulando por exemplo o relaxamento do músculo liso vascular e a função plaquetária. O objetivo desta tese foi avaliar a via L-arginina-NO, bem como investigar a função plaquetária, o estresse oxidativo, e a atividade da arginase em pacientes com obesidade. O transporte de L-arginina, a produção de guanosina monofosfato cíclica (GMPc), a atividade e a expressão das isoformas da NOS (iNOS e eNOS), a atividade da arginase, o estresse oxidativo (produção de espécies reativas de oxigênio EROs; atividade da superóxido dismutase SOD; e atividade da catalase), bem como a função plaquetária foram medidos nas plaquetas dos pacientes com obesidade. Nas hemácias, foram medidos o transporte de L-arginina e a atividade da NOS e da arginase. Os níveis de aminoácidos e de marcadores inflamatórios (fibrinogênio e proteína C reativa) também foram medidos sistemicamente. Os resultados demonstram que o influxo de L-arginina via sistema y+L, a atividade da NOS e a produção de GMPc estão diminuídos nas plaquetas dos pacientes obesos em relação aos controles saudáveis, enquanto que não houve diferença na atividade da arginase. Além disso, a expressão das isoformas da NOS bem como a agregação plaquetária em plaquetas de pacientes com obesidade mostrou-se aumentada em relação aos controles. Nas hemácias destes pacientes, observou-se elevado influxo de L-arginina via sistema y+ e y+L e atividade da NOS, e nenhuma diferença na função da arginase. A concentração plasmática de L-arginina não foi afetada pela obesidade, mas já os marcadores inflamatórios estavam significativamente aumentados. A produção de EROs e a atividade da catalase nas plaquetas não estava alterada em pacientes com obesidade, enquanto que a atividade da SOD mostrou-se diminuida. Assim, apesar do aumento da produção de NO pelas hemácias, é possível que a baixa produção plaquetária de NO, além do estado inflamatório e um possível estresse oxidativo, estejam contribuindo para a elevada atividade plaquetária observada na obesidade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para uma melhor compreensão dos eventos cardiovasculares presentes na obesidade.

Avaliação do estrese oxidativo e da via L-arginina-óxido nítrico em plaquetas na gestação normal e na pré-eclâmpsia

A Pré-eclâmpsia (PE) é uma síndrome hipertensiva específica da gravidez, atualmente compreendida como uma doença sistêmica que cursa com inflamação, distúrbios da coagulação, desordens metabólicas, disfunção endotelial e desequilíbrio entre agentes vasoconstrictores e vasodilatadores. Contudo, a fisiopatologia da PE ainda não foi completamente elucidada. Este estudo investigou, em 51 gestantes, o estresse oxidativo, a via L-arginina-óxido nítrico e agregação plaquetária, na gestação normal (n=27) e na PE (n=24). Amostras de soro e plaquetas de gestantes normotensas e com PE, foram utilizadas para a medida de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), a carbonilação de proteínas, a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx), assim como a produção de óxido nítrico (NO) pela formação de nitrito. Nas plaquetas foram avaliados, também, o transporte de L-arginina, a atividade da óxido nítrico sintase (NOS) e a agregação plaquetária. Em amostras de plasma foram realizadas medidas da proteína C reativa ultra-sensível (PCRus) e do aminoácido L-arginina. Estes resultados demonstram que não há diferença nas medidas da proteína C reativa e da L-arginina entre gestantes normotensas e com PE. A formação de nitritos e a atividade das enzimas antioxidantes SOD, CAT e GPx se encontram reduzidas no soro de gestantes com PE, enquanto a medida de TBARS e a carbonilação de proteínas não foi diferente das gestantes normotensas. Em plaquetas, o transporte de L-arginina pelo sistema y+L está diminuído na PE, ao passo que, a atividade da NOS, a formação de nitrito e a agregação plaquetária não modificaram em relação a gestação normal. A carbonilação de proteínas está aumentada em plaquetas na PE e a atividade da CAT está reduzida. Concluiu-se, que a menor formação de nitrito no soro sugere uma menor produção de NO em pacientes com PE. Este dado correlaciona com uma redução da defesa antioxidante observada pela menor atividade das enzimas SOD, CAT, GPx que deve contribuir para uma maior inativação do NO. Apesar dos níveis plasmáticos normais de L-arginina na PE, o sistema de transporte via y+L está reduzido em plaquetas, o que pode estar associado em parte ao estresse oxidativo que contribui para alterações físicas e estruturais da membrana, podendo afetar o influxo do aminoácido. Apesar do transporte de L-arginina reduzido e do aumento do estresse oxidativo em plaquetas na PE, não houve alteração da atividade da NOS, da produção de NO e da agregação plaquetária, indicando que mecanismos compensatórios possam estar contribuindo para a manutenção da produção de NO e de sua função modulatória sobre a agregação

Atividade do flavonóide quercetina em Leishmania braziliensis usando hamster como modelo de infecção

As leishmanioses estão entre as mais importantes endemias brasileiras e encontram-se entre as doenças mais negligenciadas no mundo. O arsenal terapêutico disponível é restrito, tóxico, caro e em algumas situações ineficazes, devido ao surgimento de cepas resistentes do parasito. No Brasil são registrados anualmente mais de 20 mil casos de leishmaniose tegumentar e a Leishmania braziliensis é a principal espécie causadora das formas clínicas cutânea e mucosa. Estudos prévios mostraram que o flavonóide quercetina tem ação terapêutica pela via oral em camundongos infectados com L. amazonensis. O objetivo do presente estudo foi avaliar a atividade do flavonóide quercetina sobre Leishmania braziliensis in vitro e in vivo usando hamsters como modelo experimental. O efeito antiparasitário da quercetina foi avaliado sobre o crescimento in vitro das formas promastigotas e sobre amastigotas intracelulares em macrófagos peritoneais de camundongos e hamsters. O efeito da quercetina sobre macrófagos foi avaliado pela dosagem de óxido nítrico pelo método de Griess nos sobrenadantes das culturas e espécies reativas de oxigênio (EROs) intracelular através do H2DCFDA. In vivo a atividade terapêutica da quercetina foi estudada em grupos de hamsters infectados com L.braziliensis na pata, tratados com quercetina pela via oral (2mg/ 5X / semana) após 7 dias de infecção durante oito semanas.A ação terapêutica foi analisada através do tamanho da lesão. A resposta imune foi avaliada durante o tratamento, pela resposta de hipersensibilidade tardia (DTH) ao antígeno total de L. braziliensis. A quercetina não apresentou atividade sobre o crescimento de promastigotas em cultura em nenhuma das concentrações testadas. Em amastigotas intracelulares quercetina apresentou ação dose dependente em macrófagos de camundongos e hamsters inibindo 45% e 54% e 25% e 48 %, respectivamente nas concentrações de 50 e 100g/ml após 48h de tratamento. O pré - tratamento dos macrófagos de camundongos e hamsters com quercetina foi capaz de inibir o crescimento de amastigotas intracelulares em 57, 58 e 74% e 49, 50, e 58% respectivamente, nas concentrações de 25, 50 e 100 g/ml, apresentado ação inibitória significativa em todas as concentrações testadas. Não houve alteração na produção de NO pelos macrófagos, entretanto macrófagos pré tratados com a quercetina por 24 horas antes da infecção apresentaram um aumento significativo na produção de EROs, quando comparados aos controles. Macrófagos tratados antes e depois da infecção, apresentaram diminuição da produção de EROs. In vivo, a quercetina foi capaz de controlar o tamanho das lesões a partir da terceira semana de tratamento em relação ao controle não tratado ( P< 0,05). Os animais tratados com quercetina apresentaram maior resposta intradérmica aos antígenos de L. braziliensis. Esses dados mostram que a quercetina tem atividade sobre L. braziliensis, inibindo amastigotas intracelulares in vitro e sendo capaz de controlar o tamanho das lesões em hamsters infectados quando administrada pela via oral.

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.

Alterações eritrocitárias induzidas pelo exercício físico

Evidências crescentes têm demonstrado que o exercício prejudica a estrutura da membrana eritrocitária, como consequência do aumento do estresse físico e químico. O óxido nítrico (NO) derivado dos eritrócitos afeta a fluidez da membrana e a sua biodisponibilidade depende do equilíbrio entre a sua síntese e eliminação por espécies reativas de oxigênio. Nós investigamos se o exercício realizado em diferentes intensidades afetaria biodisponibilidade do NO eritrocitário e se levaria a um quadro de estresse oxidativo. Dez homens (26 4 anos, VO2pico 44,1 4,3 mL.kg-1.min-1) realizaram um teste cardiopulmonar máximo em esteira e um teste de exercício submáximo a 70% VO2pico durante 30 min. O sangue foi coletado em repouso e imediatamente após os exercícios para isolamento dos eritrócitos. O exercício máximo aumentou a contagem de eritrócitos, hemoglobina e hematócrito, sem levar a qualquer alteração na massa corporal que pudesse sugerir hemoconcentração devido a uma redução do volume plasmático. Observou-se uma diminuição do influxo de L-arginina depois do teste submáximo, mas não no teste máximo. No entanto, a atividade da óxido nítrico sintase, ou seja, a produção de NO, foi aumentada após o teste máximo. Os níveis de GMPc não se alteraram após ambos os teste de exercício. Em relação aos biomarcadores de estresse oxidativo, o exercício submáximo reduziu a oxidação proteica e aumentou a atividade da catalase e a expressão da glutationa peroxidase, enquanto que o exercício máximo levou a uma maior peroxidação lipídica e diminuição da atividade da SOD. Nem a atividade glutationa peroxidase ou a expressão NADPH oxidase foram afetadas pelo exercício. Estes resultados sugerem que o exercício induziu alterações no estresse oxidativo de eritrócitos, que parecem estar mais associadas com a intensidade do que a duração do execicio. Além disso, nas intensidades recomendadas para a promoção da saúde, o exercício mostrou ser protetor, aumentando a atividade e a expressão de enzimas antioxidantes importantes e reduzindo os danos oxidativos.