Correlation of the in vitro antifungal drug susceptibility with the in vivo activity of fluconazole in a murine model of cerebral infection caused by Cryptococcus gattii

Forty Cryptococcus gattii strains were submitted to antifungal susceptibility testing with fluconazole, itraconazole, amphotericin B and terbinafine. The minimum inhibitory concentration (MIC) ranges were 0.5-64.0 for fluconazole, < 0.015-0.25 for itraconazole, 0.015-0.5 for amphotericin B and 0.062-2.0 for terbinafine. A bioassay for the quantitation of fluconazole in murine brain tissue was developed. Swiss mice received daily injections of the antifungal, and their brains were withdrawn at different times over the 14-day study period. The drug concentrations varied from 12.98 to 44.60 mu g/mL. This assay was used to evaluate the therapy with fluconazole in a model of infection caused by C. gattii. Swiss mice were infected intracranially and treated with fluconazole for 7, 10 or 14 days. The treatment reduced the fungal burden, but an increase in fungal growth was observed on day 14. The MIC for fluconazole against sequential isolates was 16 mu g/mL, except for the isolates obtained from animals treated for 14 days (MIC = 64 mu g/mL). The quantitation of cytokines revealed a predominance of IFN-gamma and IL-12 in the non-treated group and elevation of IL-4 and IL-10 in the treated group. Our data revealed the possibility of acquired resistance during the antifungal drug therapy.

TLR2 and TLR4 expression after kidney ischemia and reperfusion injury in mice treated with FTY720

Ischemia and reperfusion injury (IR) is an antigen independent inflammatory process that causes tissue damage. After IR, kidneys up-regulate leukocyte adhesion molecules and toll-like receptors (TLRs). Moreover, injured kidneys can also secrete factors (i.e. heat shock protein) which bind to TLRs and trigger intracellular events culminating with the increase in the gene expression of inflammatory cytokines. FTY720 is an immunomodulatory compound and protects at least in part kidneys submitted to IR. The mechanisms associated with FTY720`s beneficial effects on kidneys after IR remain elusive. We investigated whether FTY720 administration in mice submitted to kidney IR is associated with modulation of TLR2 and TLR4 expression. C57BL/6 mice submitted to 30 min of renal pedicles clamp were evaluated for serum parameters (creatinine, urea and nitric oxide), kidney histology, spleen and kidney infiltrating cells expression of TLR2 and TLR4, resident kidney cells expression of TLR2 and TLR4 and IL-6 protein expression in kidney. FTY720-treated mice presented decrease in serum creatinine, urea and nitric oxide, diminished expression of TLR2 and TLR4 both in spleen and kidney infiltrating cells, and reduced kidney IL-6 protein expression in comparison with IR non-treated mice. However, acute tubular necrosis was present both in IR non-treated and IR + FTY720-treated groups. Also, FTY720 did not prevent TLR2 and TLR4 expression in kidney resident cells. In conclusion, FTY720 can promote kidney function recovery after IR by reducing the inflammatory process. Further studies are needed in order to establish whether TLR2 and TLR4 down regulation should be therapeutically addressed as protective targets of renal function and structure after IR. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Renal ischemia in rats: Mitochondria function and laser autofluorescence

Ischemia-reperfusion injury is the major cause of organ dysfunction or even nonfunction following transplantation. It can attenuate the long-term survival of transplanted organs. To evaluate the severity of renal ischemia injury determined by histology, we applied laser(442 nm and 532 nm) induced fluorescence (LIF), mitochondria respiration, and membrane swelling to evaluate 28 Wistar rats that underwent left kidney warm ischemia for 20, 40, 60, or 80 minutes. LIF performed before ischemia (control) was repeated at 20, 40, 60, and 80 minutes thereafter. We harvested left kidney tissue samples immediately after LIF determination for histology and mitochondrial analyses: state 3 and 4 respiration, respiration control rate (RCR), and membrane swelling. The association of optic spectroscopy with histological damage showed: LIF, 442 nm (r(2) = 0.39, P < .001) and 532 nm, (r(2) = 0.18, P = .003); reflecting laser/fluorescence-induced, 442 nm (r(2) = 0.20, P = .002) and 532 nm (r(2) = 0.004, P = .67). The associations between mitochondria function and tissue damage were: state 3 respiration (r(2) = 0.43, P = .0004), state 4 respiration (r(2) = 0.03, P = 0.38), RCR (r(2) = 0.28, P = .007), and membrane swelling (r(2) = 0.02, P = .43). The intensity of fluorescence emitted by tissue excited by laser, especially at a wave length of 442 nm, was determined in real time. Mitochondrial state 3 respiration and respiratory control ratio also exhibited good correlations with the grade of ischemic tissue damage.

Arterial spin labeling of cerebral perfusion territories using a seperate labeling coil

Purpose: To obtain cerebral perfusion territories of the left, the right. and the posterior circulation in humans with high signal-to-noise ratio (SNR) and robust delineation. Materials and Methods: Continuous arterial spin labeling (CASL) was implemented using a dedicated radio frequency (RF) coil. positioned over the neck, to label the major cerebral feeding arteries in humans. Selective labeling was achieved by flow-driven adiabatic fast passage and by tilting the longitudinal labeling gradient about the Y-axis by theta = +/- 60 degrees. Results: Mean cerebral blood flow (CBF) values in gray matter (GM) and white matter (WM) were 74 +/- 13 mL center dot 100 g(-1) center dot minute(-1) and 14 +/- 13 mL center dot 100 g(-1) center dot minute(-1), respectively (N = 14). There were no signal differences between left and right hemispheres when theta = 0 degrees (P > 0.19), indicating efficient labeling of both hemispheres. When theta = +60 degrees, the signal in GM on the left hemisphere, 0.07 +/- 0.06%, was 92% lower than on the right hemisphere. 0.85 +/- 0.30% (P < 1 x 10(-9)). while for theta = -60 degrees, the signal in the right hemisphere. 0.16 +/- 0.13%, was 82% lower than on the contralateral side. 0.89 +/- 0.22% (P < 1 x 10(-10)). Similar attenuations were obtained in WM. Conclusion: Clear delineation of the left and right cerebral perfusion territories was obtained, allowing discrimination of the anterior and posterior circulation in each hemisphere.

Nicorandil protects cardiac mitochondria against permeability transition induced by ischemia-reperfusion

Ischemia followed by reperfusion is known to negatively affect mitochondrial function by inducing a deleterious condition termed mitochondrial permeability transition. Mitochondrial permeability transition is triggered by oxidative stress, which occurs in mitochondria during ischemia-reperfusion as a result of lower antioxidant defenses and increased oxidant production. Permeability transition causes mitochondrial dysfunction and can ultimately lead to cell death. A drug able to minimize mitochondrial damage induced by ischemia-reperfusion may prove to be clinically effective. We aimed to analyze the effects of nicorandil, an ATP-sensitive potassium channel agonist and vasodilator, on mitochondrial function of rat hearts and cardiac HL-1 cells submitted to ischemia-reperfusion. Nicorandil decreased mitochondrial swelling and calcium uptake. It also decreased reactive oxygen species formation and thiobarbituric acid reactive substances levels, a lipid peroxidation biomarker. We thus confirm previous reports that nicorandil inhibits mitochondrial permeability transition and demonstrate that nicorandil inhibits this process by preventing oxidative damage and mitochondrial calcium overload induced by ischemia-reperfusion, resulting in improved cardiomyocyte viability. These results may explain the good clinical results obtained when using nicorandil in the treatment of ischemic heart disease.

Evidence that OGG1 glycosylase protects neurons against oxidative DNA damage and cell death under ischemic conditions

7,8-Dihydro-8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) is a major DNA glycosylase involved in base-excision repair (BER) of oxidative DNA damage to nuclear and mitochondrial DNA (mtDNA). We used OGG1-deficient (OGG1(-/-)) mice to examine the possible roles of OGG1 in the vulnerability of neurons to ischemic and oxidative stress. After exposure of cultured neurons to oxidative and metabolic stress levels of OGG1 in the nucleus were elevated and mitochondria exhibited fragmentation and increased levels of the mitochondrial fission protein dynamin-related protein 1 (Drp1) and reduced membrane potential. Cortical neurons isolated from OGG1(-/-) mice were more vulnerable to oxidative insults than were OGG1(+/+) neurons, and OGG1(-/-) mice developed larger cortical infarcts and behavioral deficits after permanent middle cerebral artery occlusion compared with OGG1(+/+) mice. Accumulations of oxidative DNA base lesions (8-oxoG, FapyAde, and FapyGua) were elevated in response to ischemia in both the ipsilateral and contralateral hemispheres, and to a greater extent in the contralateral cortex of OGG1(-/-) mice compared with OGG1(+/+) mice. Ischemia-induced elevation of 8-oxoG incision activity involved increased levels of a nuclear isoform OGG1, suggesting an adaptive response to oxidative nuclear DNA damage. Thus, OGG1 has a pivotal role in repairing oxidative damage to nuclear DNA under ischemic conditions, thereby reducing brain damage and improving functional outcome. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (2011) 31, 680-692; doi:10.1038/jcbfm.2010.147; published online 25 August 2010

Does the neuromotor abnormality type affect the salivary parameters in individuals with cerebral palsy?

Background: Previous studies reported alterations in salivary flow rate and biochemical parameters of saliva in cerebral palsy (CP) individuals; however, none of these considered the type of neuromotor abnormality among CP individuals, thus it remains unclear whether the different anatomical and extended regions of the brain lesions responsible for the neurological damage in CP might include disruption of the regulatory mechanism of saliva secretion as part of the encephalopathy. The aim of this study was to evaluate salivary flow rate, pH and buffer capacity in saliva of individuals with CP, aged 3-16 years, with spastic neuromotor abnormality type and clinical patterns of involvement. Methods: Sixty-seven individuals with CP spasticity movement disorder, were divided in two groups according to age (3-8- and 9-16-years-old) and compared with 35 sibling volunteers with no neurological damage, divided in two groups according to age (3-8- and 9-16-years-old). Whole saliva was collected under slight suction and pH and buffer capacity were determined using a digital pHmeter. Buffer capacity was measured by titration using 0.01N HCL, and flow rate was calculated in ml/min. Results: In both age groups studied, whole saliva flow rate, pH and buffer capacity were significantly lower in the spastic CP group (P < 0.05). The clinical patterns of involvement did not influence the studied parameters. Conclusion: These findings show that individuals with spastic cerebral palsy present lower salivary flow rate, pH and buffer capacity that can increase the risk of oral disease in this population.

Avaliação do efeito cerebral agudo do Metilfenidato, através de Spect, em crianças e adolescentes do sexo masculino com transtorno de déficit de atenção e hiperatividade : um ensaio clínico randomizado

Resumo não disponível.

Efeito in vitro dos ácidos etilmalônico e metilsucínico sobre as atividades enzimáticas dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial e da creatina quinase em córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens

A deficiência de desidrogenase das acil-CoA de cadeia curta (SCAD) é um erro inato do metabolismo devido a um defeito no último ciclo de β-oxidação, sendo específica para ácidos graxos de cadeia curta (4 a 6 carbonos), resultando no acúmulo de ácidos orgânicos de cadeia curta, principalmente dos ácidos etilmalônico e metilsucínico, formados pela metabolização por rotas secundárias do butiril-CoA acumulado. A deficiência de SCAD manifesta-se principalmente no período neonatal ou durante a infância e até mesmo na idade adulta. Os achados clínico-laboratoriais são heterogêneos, incluindo acidose metabólica, acidose lática, vômitos, atraso no desenvolvimento, convulsões, fraqueza muscular e miopatia crônica. No entanto, o sintoma mais comum apresentado pelos pacientes portadores dessa deficiência é a disfunção neurológica, a qual pode estar relacionada ao acúmulo de ácidos orgânicos de cadeia curta e sua toxicidade ao sistema nervoso central. No presente trabalho nosso objetivo foi investigar o efeito in vitro dos ácidos etilmalônico e metilsucínico sobre algumas atividades enzimáticas fundamentais para o metabolismo energético. Visando contribuir para uma melhor compreensão da fisiopatogenia dessa doença testamos o efeito desses metabólitos sobre a atividade dos complexos da cadeia respiratória e da creatina quinase em córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens. Verificamos que os ácidos etilmalônico e metilsucínico, na concentração de 1 mM, inibiram significativamente a atividade do complexo I+III da cadeia respiratória em córtex cerebral de ratos, porém não alteraram a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória (II, SDH, II+III, III e IV) nesses tecido bem como não alteraram a atividade de todos os complexos da cadeia repiratória em músculo esquelético e músculo cardíaco dos ratos nas concentrações de 1 e 5 mM. Observamos também que o ácido etilmalônico (1 e 2,5 mM) reduziu de forma significativa a atividade total de creatina quinase em córtex cerebral de ratos, mas não alterou essa atividade nos músculos esquelético e cardíaco. Por outro lado o ácido metilsucínico não modificou a atividade total da creatina quinase em nenhum dos três tecidos estudados, córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos. Testamos então o efeito do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase nas frações mitocondrial e citosólica de córtex cerebral, músculo cardíaco e músculo esquelético de ratos. O ácido (1 e 2,5 mM) inibiu significativamente a atividade da creatina quinase apenas na fração mitocondrial de córtex cerebral. Demostramos também que o antioxidante glutationa (1 mM) preveniu o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade total da creatina quinase em córtex cerebral. A glutationa (0,5 mM) e o ácido ascórbico (0,5 mM) também preveniram o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase na fração mitocondrial de córtex cerebral. Por outro lado a adição de L-NAME ou trolox não alterou o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase. Esses resultados indicam que o ácido etilmalônico possui um efeito inibitório específico sobre a isoforma mitocondrial da creatina quinase do cérebro, ou seja, sobre a CKmi a, não afetando a isoenzima citosólica cerebral ou as isoenzimas citosólicas e mitocondrial presentes no músculo esquelético e no músculo cardíaco. Além disso, o efeito da glutationa, que atua como um agente redutor de grupos tióis, indica que a ação inibitória do ácido etilmalônico sobre a creatina quinase pode estar relaciona à oxidação de grupos sulfidrila essenciais à atividade da enzima. Já a prevenção do efeito inibitório do ácido etilmalônico causada pelo ácido ascórbico sugere que o ácido pode estar envolvido com a formação dos radicais superóxido e hidroxila, uma vez que este agente antioxidante atua sobre esses radicais livres. Essas observações em seu conjunto indicam que os ácidos etilmalônico e metilsucínico comprometem o metabolismo energético cerebral através da inibição de atividades enzimáticas essenciais para a produção e transporte de energia pela célula. É, portanto, possível que esse possa ser um dos mecanismos envolvidos com o dano cerebral que ocorre nos pacientes afetados por deficiência de SCAD.

Efeito da fenilalanina sobre a atividade da creatina quinase em córtex cerebral, cerebelo e cérebro médio de ratos

A fenilcetonúria (PKU) é um erro inato do metabolismo de aminoácidos causada pela deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase hepática (PAH) que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. Caracteriza-se clinicamente por retardo mental severo e, em alguns pacientes, por convulsões e eczema cutâneo. Bioquimicamente os pacientes afetados por esta doença apresentam acúmulo de Phe e seus metabólitos no sangue e nos tecidos. Phe é considerada o principal agente neurotóxico nesta doença, cujos mecanismos de neurotoxicidade são pouco conhecidos. O metabolismo energético cerebral é caracterizado por níveis altos e variáveis de síntese e de utilização de ATP. O cérebro contém altos níveis de creatinaquinase (CK), uma enzima que transferere reversivelmente um grupo fosforil entre ATP e creatina e entre ADP e fosfocreatina (PCr). Considerando que a CK parece estar envolvida em certas condições patológicas relacionadas com deficiência de energia cerebral e sabendo que a PKU está associada à redução de produção e de utilização de energia pelo cérebro, no presente trabalho verificamos a atividade da CK em homogeneizado total de córtex cerebral, cerebelo e cérebro médio de ratos Wistar submetidos aos modelos experimentais agudo e crônico de hiperfenilalaninemia (HPA) quimicamente induzida. Também investigamos o efeito in vitro da Phe e da α-metil-DL-fenilalanina (MePhe), um inibidor da PAH, nas mesmas estruturas de ratos Wistar de 22 dias de idade não tratados. Nossos resultados mostraram uma redução significativa na atividade da CK nas estruturas cerebrais estudadas de ratos sujeitos a HPA. Também verificamos que Phe e MePhe inibiram in vitro a atividade da CK nas mesmas estruturas. O estudo da interação cinética entre Phe e MePhe, sugere a existência de um único sítio de ligação na CK para os dois compostos. Considerando a importância da CK para a manutenção do metabolismo energético cerebral, nossos resultados sugerem que a alteração da homeostasia energética pode contribuir para a neurotoxicidade da Phe na PKU.

Diferenças de efeito agudo sobre a perfusão regional cerebral entre neurolépticos convencionais (haloperidol) e de nova geração (olanzapina) em portadores de esquizofrenia

Resumo não disponível.

Efeito da fenilalanina e da alanina sobre as atividades dos complexos da cadeia respiratória de córtex cerebral de ratos

A fenilcetonúria (PKU) é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo de fenilalanina (Phe) e seus metabólitos nos tecidos dos pacientes afetados. O dano neurológico é a marca da PKU e a Phe é considerada o principal agente neurotóxico nesta doença, cujos mecanismos de neurotoxicidade são pouco conhecidos. A alanina (Ala) é nutricionalmente um aminoácido não essencial. Ela é o principal aminoácido gliconeogênico porque pode originar piruvato e glicose, tendo sido, por este motivo, usada como um suplemento dietético em combinação com o hormônio de crescimento no tratamento de crianças subnutridas afetadas por algumas doenças metabólicas herdadas, para induzir o anabolismo. O principal objetivo do presente trabalho foi medir as atividades dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (CCR) e succinato desidrogenase (SDH) no córtex cerebral de ratos Wistar sujeitos à hiperfenilalaninemia (HPA) quimicamente induzida e à administração crônica de Ala, desde o 6± até o 21± dia de vida pós-natal. Também investigamos o efeito in vitro da Phe e Ala nas atividades da SDH e CCR em córtex cerebral de ratos de 22 dias de idade. Os resultados mostraram uma redução nas atividades da SDH e complexos I + III no córtex cerebral de ratos sujeitos à HPA e também no córtex cerebral de ratos sujeitos à administração de Ala. Também verificamos que ambos: Phe e Ala inibiram in vitro a atividade dos complexos I + III por competição com NADH. Considerando a importância da SDH e CCR para a sustentação do suprimento energético para o cérebro, nossos resultados sugerem que o déficit energético possa contribuir para a neurotoxicidade da Phe em PKU. Em relação à Ala, ficou evidenciado que mais investigações serão necessárias antes de considerar a suplementação com Ala como uma terapia adjuvante válida para crianças com estas doenças.