Uma abordagem de matabolómica no estudo comparativo do metabolismo de glucose e galactose no patogénico humano Streptococcus pneumoniae

Dissertação mest., Ciências Biomédicas, Universidade do Algarve, 2010

Estudio molecular y celular bajo la influencia de condiciones de cultivo durante la producción de proteínas heterólogas en Pichia pastoris

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular e Ingeniería Genética) UANL

Efeito dos ácidos D-2-hidroxiglutárico e L-2-hidroxiglutárico sobre vários parâmetros do metabolismo energético em cérebro, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos

As acidúrias L-2-hidroxiglutárica (LHGA) e D-2-hidroxiglutárica (DHGA) são distúrbios neurometabólicos hereditários caracterizados por extenso e severo dano cerebral, ocasionando predominantemente convulsões, coma e atrofia cerebral. Na LHGA, as lesões cerebrais ocorrem principalmente no cerebelo enquanto a maior parte do cérebro é afetada na DHGA. Além disso, hipotonia, fraqueza e hipotrofia muscular, bem como cardiomiopatia têm sido observadas nos pacientes afetados por essas acidemias orgânicas, com maior freqüência na DHGA. Bioquimicamente, ocorre acúmulo tecidual dos ácidos L- 2-hidroxiglutárico (LGA) e D-2-hidróxiglutárico (DGA), respectivamente, na LHGA e na DHGA. Além disso, elevadas concentrações urinárias de lactato, 2-cetoglutarato e outros metabólitos do ciclo de Krebs têm sido descritas em pacientes acometidos por essas patologias, sugerindo uma disfunção mitocondrial. mitocondrial. Tendo em vista que a etiopatogenia da disfunção tecidual nesses pacientes é desconhecida, o presente trabalho investigou o efeito in vitro dos ácidos LGA e DGA sobre diversos parâmetros do metabolismo energético celular. Inicialmente, avaliamos o efeito dos ácidos DGA e LGA sobre a utilização de glicose e produção de CO2 em homogeneizados e fatias de córtex cerebral. Verificamos que o DGA reduziu significativamente tanto o consumo de glicose quanto a produção de CO2 pelo córtex cerebral, enquanto o LGA não demonstrou efeito sobre esses parâmetros. Além disso, o DGA inibiu significativamente a atividade da citocromo c oxidase em homogeneizado de córtex cerebral de ratos (35-95%), de forma dose-dependente, sem alterar a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória. A inibição verificada foi do tipo acompetitiva. Por outro lado, o LGA não alterou a atividade de nenhum dos complexos enzimático estudados. Posteriormente, avaliamos o efeito in vitro dos ácidos DGA e LGA sobre a atividade da creatina quinase (CK) em homogeneizado total e nas frações citosólica e mitocondrial de tecido cerebral, muscular esquelético e cardíaco de ratos. Os resultados mostraram que o DGA inibiu significativamente a atividade das isoformas mitocondrial e citosólica da CK em preparações de córtex cerebral, músculo esquelético de cardíaco. Por outro lado, tanto DGA quanto LGA inibiram seletivamente a isoforma mitocondrial em preparações de cerebelo. Estudos cinéticos mostraram um perfil não competitivo de inibição com relação à fosfocreatina para ambos os ácidos nos tecidos estudados. Além IV disso, observamos também que o efeito inibitório de ambos os ácidos foi totalmente revertido por glutationa reduzida, sugerindo uma modificação causada pelos metabólitos sobre os grupos sulfidrila, essenciais para a atividade da enzima. Nossos resultados sugerem que a inibição significativa causada pelo DGA sobre as atividades da citocromo c oxidase e da creatina quinase no córtex cerebral, assim como nos músculos cardíaco e esquelético poderiam explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da disfunção neurológica e anormalidades estruturais no sistema nervoso central, bem como a mitocondriopatia esquelética e a cardiomiopatia presente nos pacientes afetados por DHGA. Por outro lado, é possível que a inibição seletiva da creatina quinase mitocondrial provocada pelo LGA em cerebelo possa estar associada à degeneração cerebelar característica dos pacientes com LHGA.

Biorremediação, toxicidade e lesão celular em derrames de gasolina

O presente trabalho abrange um estudo integrado que busca as relações existentes entre processos de biorremediação de solos e alterações das condições fisiológicas dos organismos que habitam os locais contaminados. Nos estudos envolvendo biorremediação, analisou-se como um derrame de gasolina, simulado através de ensaios de laboratório em microcosmos, altera a microbiota do solo e a dinâmica dos contaminantes ao longo do tempo. Para tanto, avaliou-se a população microbiana (através de métodos de contagem direta e métodos qualitativos com lâmina enterrada, e identificação dos microrganismos), o nitrogênio mineral, o pH e a condutividade elétrica do solo, evolução de CO2, cromatografia gasosa, além de ensaios de permeabilidade, pluviometria e agregação de partículas do solo. Observou-se que materiais orgânicos melhoram as características gerais dos solos ao final dos tratamentos, e ao mesmo tempo retém o contaminante – no caso gasolina – por um maior período de tempo. Existe uma evidente influência dos microrganismos nos processos de biorremediação de gasolina e do diesel analisados, comprovada através de cromatografia gasosa. Através de testes em modelo animal, analisados através de parâmetros sangüíneos, histologia, pH e condutividade elétrica de macerados de órgãos, observou-se alterações importantes no metabolismo dos animais e, em especial, identificou-se um novo teste – baseado na variação de condutividade elétrica – que pode auxiliar na análise fisiopatológica de órgãos com supostas lesões. Uma integração entre as áreas de Engenharia Geotécnica, Agronomia, Medicina, Biologia, Farmácia e Bioquímica foi obtida, provando a necessidade de projetos multidisciplinares no futuro da pesquisa.

Efeitos da desnutrição protéica sobre o metabolismo cerebral e sistemas glutamatérgico e GABAérgico sob condições de excitotoxicidade em SNC de ratos wistar

Para um adequado funcionamento do SNC, são necessárias complexas interações entre os sistemas de neurotransmissão inibitório e excitatório. Desequilíbrios nos sistemas, e/ou na sua interação, podem acarretar comprometimentos neuropsiquiátricos. Várias etapas do desenvolvimento ontogenético cerebral, incluindo proliferação e migração neuronal, crescimento cerebral e mielinização, astrocitogênese e morte celular programada, são alteradas pela desnutrição protéica. Alterações no sistema glutamatérgico decorrentes de desnutrição, padrões de desenvolvimento afetados no sistema GABAérgico como a atividade da glutamato descarboxilase (GAD) e mRNA de subunidades de receptores GABAA , alterações nas reações a fármacos envolvendo o sistema GABAérgico, além de estudos epidemiológicos que apontam para a maior incidência de doenças neuropsiquiátricas em populações desnutridas precocemente e, ainda, os transtornos nas complexas interações entre células neuronais e gliais, que acompanham o desenvolvimento destas patologias, levantam questionamentos sobre as implicações da desnutrição sobre o metabolismo cerebral e parâmetros inibitórios e excitatórios sob condições de excitotoxicidade. Considerando estes aspectos, investigou-se a sensibilidade a drogas convulsivantes agindo sobre os sistemas glutamatérgico (ácido quinolínico) e GABAérgico (picrotoxina), assim como se procurou detectar interferências provocadas pela desnutrição protéica gestacional e pós-natal, e/ou drogas em um dos parâmetros, que, além da biossíntese, liberação, interação com receptores, determina uma neurotransmissão eficiente, qual seja: na inativação dos dois principais neurotransmissores excitatório e inibitório, glutamato e GABA, respectivamente, por meio da captação mediada por transportadores localizados nas membranas neuronais e gliais de córtex e hipocampo de ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A sensibilidade à picrotoxina foi avaliada ainda segundo parâmetros metabólicos, envolvendo o metabolismo da glicose e do acetato, procurando detectar interações neurônio-glia na resposta à droga, assim como a ocorrência de peroxidação lipídica, dado o seu envolvimento no processo convulsivante. Considerando que o acetato é metabolizado predominantemente pelos astrócitos, células que têm importante papel no fluxo de substratos energéticos aos neurônios, a sua oxidação foi avaliada em fatias de córtex cerebral de ratos adultos, frente a diferentes concentrações extracelulares de potássio. A desnutrição acarretou menor sensibilidade à ação convulsivante do ácido quinolínico, em ratos de 25 dias de idade, excluindo alterações na captação de glutamato como mecanismo envolvido, uma vez que este parâmetro não foi afetado pela desnutrição e/ou droga. Contrariamente, a desnutrição induziu maior sensibilidade à ação convulsivante da picrotoxina, em ratos de 25 dias, o que pode estar relacionado à maior captação de GABA por fatias de córtex cerebral e hipocampo evidenciadas no grupo desnutrido. A desnutrição alterou o perfil ontogenético da captação de GABA por fatias de córtex cerebral e também o perfil inibitório da β-alanina (inibidor de GAT-3), dando suporte à hipótese de que a maior captação de GABA em ratos desnutridos em desenvolvimento seja devida predominantemente a este transportador. A maior sensibilidade à picrotoxina no grupo desnutrido também foi evidenciada pelo maior estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex cerebral (que também é idade dependente) e peroxidação lipídica. Enquanto em ratos imaturos a administração de uma única dose de picrotoxina mostrou a maior susceptibilidade de ratos desnutridos, no procedimento de “kindling” químico pela picrotoxina em ratos em desenvolvimento, a susceptibilidade mostrou-se sexo e tratamento nutricional dependente. A picrotoxina estimulou a oxidação do acetato a CO2, mas não a da glicose em período precoce pós picrotoxina (24 horas) em fatias de córtex e hipocampo de ratos de 25 dias, indicando o envolvimento astrocitário na resposta ao agente convulsivante, independente do tratamento nutricional. A administração crônica de picrotoxina acarretou estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex de ratos desnutridos, mostrando efeito tempo e tratamento nutricional-dependente sobre o metabolismo da glicose, sem alteração da oxidação do acetato. Altas concentrações de potássio extracelular aumentaram a oxidação do acetato em fatias de córtex cerebral, em função da redução intracelular de sódio em ratos controle e desnutridos adultos; o agravamento do déficit nutricional exacerbou a oxidação do acetato em fatias de cerebelo. A desnutrição pré e pós-natal afeta respostas envolvendo os sistemas GABAérgico e glutamatérgico em situações de excitotoxicidade, provocada por antagonista de receptor GABAA, picrotoxina e por hiperestimulador do sistema glutamatérgico, ácido quinolínico, em ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A severidade da restrição nutricional é fator determinante da exacerbação do estímulo à oxidação do acetato. Além do mais, a desnutrição parece afetar a interação neurônio-glia em condições de excitotoxicidade.

Efeito dos antiinflamatórios não-esteróides sobre a proliferação celular e atividade das ecto-nucleotidases em linhagens de gliomas

Gliomas são os mais comuns e devastadores tumores primários do sistema nervoso central. Nucleotídeos extracelulares estão envolvidos em diversos processos patofisiológicos no sistema nervoso central. Os níveis dos nucleotídeos da adenina podem ser controlados por hidrólise através da ação de vários membros da família das ectonucleotidases. O AMP formado pelas NTPDases é hidrolizado até adenosina por ação da ecto-5’-nucleotidase (ecto-5’-NT). A enzima ciclooxigenase (COX) está surgindo como um novo alvo na prevenção e no tratamento do câncer, sendo que substanciais evidências epidemiológicas, experimentais e clínicas sugerem que os antiinflamatórios não-esteróides (AINEs) possuem propriedades anticâncer. Vários estudos têm demonstrado que certos AINEs causam efeitos antiproliferativos independentes da atividade da COX. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dos AINEs em linhagens celulares de gliomas e os possíveis mecanismos envolvidos neste efeito e avaliar a influência da indometacina na cascata de enzimas que catalisam a interconversão dos nucleotídeos. Indometacina, acetaminofeno, sulfeto de sulindaco e NS-398 induziram uma inibição da proliferação celular de modo tempo e dose dependente. Indometacina causou uma redução significativa na viabilidade celular. Nenhum dos AINEs testados induziu ativação de caspase 3/7. O tratamento com indometacina diminuiu a percentagem de células na fase S, com um aumento relativo nas fases G0/G1 e/ou G2/M, indicando uma parada na progressão do ciclo celular. A exposição de células de glioma à indometacina causou um aumento nas hidrólises de AMP e ATP. Um aumento significativo nos níveis de mRNA da ecto-5’-NT/CD73 foi observado após tratamento com indometacina Estes resultados suportam a hipótese que o aumento na atividade da ecto-5’-NT está relacionado com a superexpressão do mRNA com possíveis alterações no catabolismo das purinas extracelulares. Os dados sugerem ainda que o receptor A3 e a enzima ecto-5’-NT estão envolvidos no efeito antiproliferativo da indometacina nas linhagens celulares de gliomas. Considerando que a via das ectonucleotidases pode representar um importante mecanismo associado com a transformação maligna dos gliomas, os AINEs podem ser clinicamente importantes na intervenção farmacológica deste tipo de tumor.

Efeitos in vivo e in vitro do ácido glutárico sobre parâmetros bioquímicos do metabolismo energético em cérebro médio, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens

O ácido glutárico (AG) é o principal metabólito acumulado nos tecidos e fluidos corporais de pacientes afetados por acidemia glutárica tipo I (AG I), um erro inato do metabolismo da via catabólica dos aminoácidos lisina, hidroxilisina e triptofano causado pela deficiência severa da atividade da enzima glutaril-CoA desidrogenase. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica com encefalopatia aguda ocorrem nestes pacientes principalmente entre 3 e 36 meses de vida, levando a uma marcada degeneração estriatal, que é a principal manifestação neurológica da doença. Depois de sofrer essas crises, os pacientes apresentam distonia e discinesia que progridem rapidamente e os incapacita para as atividades normais. Apesar dos sintomas neurológicos severos e achados neuropatológicos com atrofia cerebral, os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. O objetivo inicial do presente trabalho foi desenvolver um modelo animal por indução química de AG I através da injeção subcutânea do AG em ratos Wistar de forma que os níveis cerebrais deste composto atinjam concentrações similares aos encontrados em pacientes (~0,5 mM) para estudos neuroquímicos e comportamentais. Observamos que o AG atingiu concentrações no cérebro aproximadamente 10 vezes menores do que no plasma e 5 vezes menores do que nos músculos cardíaco e esquelético. O próximo passo foi investigar o efeito desse modelo sobre parâmetros do metabolismo energético no cérebro médio, bem como nos tecidos periféricos (músculo cardíaco e músculo esquelético) de ratos de 21 dias de vida Verificamos que a produção de CO2 a partir de glicose não foi alterada no cérebro médio dos ratos, bem como a atividade da creatina quinase no cérebro médio, músculo cardíaco e músculo esquelético. A atividade do complexo I-III da cadeia respiratória estava inibida em cérebro médio de ratos (25%), enquanto no músculo esquelético estavam inibidas as atividades dos complexos I-III (25%) e II-III (15%) e no músculo cardíaco não foi encontrada nenhuma inibição dos complexos da cadeia respiratória. Em seguida, testamos o efeito in vitro do AG sobre os mesmos parâmetros do metabolismo energético e observamos uma inibição das atividades do complexo I-III (20%) e da sucinato desidrogenase (30%) no cérebro médio na concentração de 5 mM do ácido. A produção de CO2, a partir de glicose e acetato, e a atividade da creatina quinase não foram alteradas pelo AG no cérebro médio dos animais. Assim, concluímos que o AG interfere no metabolismo energético celular, o que poderia explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da AG I.

eIF5A: Uma proteína essencial para a viabilidade celular cuja função permanece obscura

The putative translation initiation factor 5A (eIF5A) is a highly abundant and conserved protein in all eukaryotes and archaebacteria. This factor is essential for cell viability and is the only cellular protein known to contain the unusual amino acid residue hypusine. In Saccharomyces cerevisiae eIF5A is expressed in aerobic conditions by the gene TIF51A. Although eIF5A has been known for almost 30 years, the biological role of this protein is still obscure. This article reviews the research on the function of eIF5A, discussing the evidence for its involvement in various steps of mRNA metabolism, including translation initiation, nucleocytoplasmic transport and mRNA decay. Moreover, it indicates other studies that have associated eIF5A with cell proliferation and cell cycle progression. Finally, this review presents recent results obtained in our laboratory that reemphasize the role of eIF5A in the translation scenario. Further experiments will be necessary to define the role played by eIF5A in the translational machinery.

Lipoperoxidação, perda de viabilidade celular e diminuição da liberação de IL-8 de neutrófilos humanos na presença de corpos cetônicos

Type-1 diabetes patients suffer from frequent episodes of acidosis caused by an increased fatty acid metabolism and consequently increased plasma level of acetoacetate (AcAc) and β-hydroxybutyrate (β-HOB). This article describes a study of the effects of pathological concentrations of AcAc and β-HOB on lipoperoxidation, cell viability and the release of the CXCL8 (IL-8) cytokine by activated neutrophils. Neutrophils from healthy donors were isolated by density gradient (Histopaque® 1077/1119) and incubated with the ketone bodies. Lipoperoxidation was determined as thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). The cell viability was evaluated by the release of intracellular lactate dehydrogenase. The release of CXCL8 was measured by ELISA in a 24-h culture of opsonized zymosan-stimulated neutrophils. AcAc, but not β-HOB, provoked a dose-dependent increase in the neutrophil membrane lipoperoxidation (p<0.05; r =0.9915). In the cytotoxicity assay, a dose-dependent release of LDH was observed when the neutrophils were incubated with AcAc in concentrations up to 40 mM (p<0.05). β-HOB was devoid of effect. The release of CXCL8 was inhibited by AcAc and β-HOB in a dose-dependent manner. In conclusion, these results suggest that the accumulation of ketone bodies in diabetic patients could be involved in their usually increased susceptibility to infection.

Metabolismo de glicogênio e relógio biológico em Neurospora crassa: fatores e cofatores de transcrição envolvidos nos processos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da adição de parede celular de levedura sobre a digestibilidade, microbiota, ácidos graxos de cadeia curta e aminas fecais e parâmetros hematológicos e imunológicos de cães

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Ação de diferentes doses de triiodotironina (T3) sobre a expressão gênica dos receptores de hormônios tireoidianos e leptina em cultura celular de adipócitos, 3T3-L1

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Efeito do soro urêmico de cães com insuficiência renal sobre o metabolismo oxidativo e apoptose dos polimorfonucleares

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Identificação de SNPs (Single Nucleiotide Polymorphisms) no gene colina monooxigenase relacionado ao metabolismo da glicina betaína em Eucalyptus

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Enumeração celular pela quantificação absoluta por PCR em tempo real de culturas de bradirrizóbios

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)