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FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais Xantanas são polissacarídeos ramificados, de alta massa molar (> 106 Da), constituídos de glicose, manose e ácido glucurônico. Elas são obtidas pela fermentação de Xanthomonas campestris, geralmente consideradas seguras e aprovadas para uso em indústrias alimentícias e farmacêuticas, como espessantes. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar, do ponto de vista estrutural, coloidal e reológico; goma xantana biossintetizada a partir de glicose, visando avaliar seu estado de agregação em solução aquosa. A xantana foi produzida em um meio contendo 1,5% de glicose, 0,5% de K2HPO4, 0,2% de NH4Cl, 0,1% de NaCl, 0,01% de MgSO4 e 0,1% de extrato de levedura inoculado com Xanthomonas campestris pv. manihotis e incubadas a 30 oC (72 h), em duplicata, obtendo-se as amostras XantG1 e XantG2. Visto que biopolímeros têm sido amplamente utilizados na indústria farmacêutica, sobretudo, na fabricação de sistemas de liberação controlada de fármacos, este trabalho objetivou também a investigação do complexo formado através da complexação da xantana com o antibiótico catiônico doxiciclina. As xantanas puras foram caracterizadas no estado sólido por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e análises térmicas (TGA e DTA). Em solução, foram caracterizadas por medidas de condutividade elétrica, espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta (ZP) e reologias estacionária e dinâmico-oscilatória, todas a 25 oC. As interações entre doxiciclina e xantana foram investigadas utilizando-se os mesmos métodos, além da calorimetria isotérmica de titulação (ITC) que foi utilizada para medida dos parâmetros termodinâmicos de complexação. A ação antimicrobiana do complexo Dox/Xant foi avaliada através de estudos biológicos. Os espectros de infravermelho e as análises térmicas foram muito semelhantes para as duas amostras de xantana pura (XantG1 e XantG2), além de muito semelhantes aos encontrados para outras xantanas da literatura, mostrando a reprodutibilidade dos processos de síntese e purificação. Quando em solução aquosa, ambas mostraram estabilidade química por pelo menos 23 dias, já que a condutividade elétrica praticamente não se alterou. As medidas de diâmetro hidrodinâmico, potencial zeta, condutividade elétrica e reologia demonstraram que as xantanas comportam-se como polieletrólitos que sofrem diferentes níveis de agregação em solução, dependendo da concentração. A solução de xantana a 2 g/L mostrou forte pseudoplasticidade decorrente da existência dos emaranhados moleculares, o que justifica seu uso como espessante. Quanto ao complexo doxiciclina/xantana, sua formação foi monitorada por titulações calorimétrica, reológica e por potencial zeta. Os dados de calorimetria isotérmica mostraram que a xantana apresenta dois sítios distintos de interação com a doxiciclina, sendo uma das etapas de complexação exotérmica e a outra endotérmica. Os experimentos de titulação reológica mostraram forte redução da viscosidade durante a titulação, sugerindo que a interação doxiciclina/xantana gera um colapso na estrutura dos polímeros, quebrando os emaranhados. Finalmente, a atividade antimicrobiana dos complexos e dos precursores foi avaliada frente à Staphylococcus aureus 323886023, por determinação da dose letal mediana e curva de morte. Os resultados obtidos demonstraram que a formação dos complexos levou a um aumento da atividade antimicrobiana, através da redução da dose letal mediana e do tempo de inibição. Isto demonstra que a preparação de complexos de xantanas com a doxiciclina pode ser uma alternativa promissora para o desenvolvimento de uma nova formulação para liberação controlada desse fármaco. Xanthans are branched polysaccharides of high molecular mass (> 106 Da), consisting of glucose, mannose and glucuronic acid. They are usually obtained by the fermentation of Xanthomonas campestris, which has been considered safe and approved for use in the food and pharmaceutical industries, as thickeners. The present work aimed to characterize xanthan gums biosynthesized from glucose from structural, colloidal and rheological point of view, aiming to evaluate its state of aggregation in aqueous solution. They were produced in duplicate using a medium containing 1.5% glucose, 0.5% K2HPO4, 0.2% NH4Cl, 0.1% NaCl, 0.01% MgSO4 and 0.1% yeast extract inoculated with Xanthomonas campestris pv. manihotis and incubated at 30 oC (72 h), in order to obtain the XantG1 and XantG2 samples. Since biopolymers have been widely used in the pharmaceutical industry, especially in the manufacture of controlled drug delivery systems, this work also aimed to investigate the complex formed through the complexation of xanthan and the cationic antibiotic doxycycline. The pure xanthans had their chemical structures characterized in solid state by FTIR and their thermal profile evaluated by TGA/DTA thermal analysis. Moreover, measurements of electrical conductivity, hydrodynamic diameter (by DLS), Zeta potential and stationary and oscillatory dynamic rheologies were used to investigate their aggregations state at different concentrations. Further, the complexes xanthan/doxycycline (Xant/Dox) were characterized in solid state by infrared spectroscopy and thermal analysis (TGA and DTA), while the complexation process was monitored by zeta potential, DLS, viscosimetric and isothermal calorimetry (ITC) titrations. Stationary rheology studies at 25 oC where used to know the flow profile of the so-produced suspensions after titration. Antimicrobial action of the complexes was evaluated through biological studies. The infrared spectra and the thermal analyzes were very similar for the two pure xanthan samples, showing the reproducibility of the synthesis and purification processes, besides being very similar to those found for other xanthanes in the literature. The electrical conductivity data as a function of time showed chemical stability of the compounds for at least 23 days in aqueous solution. The hydrodynamic diameter, zeta potential, electrical conductivity and rheology measurements showed that xanthanes behave as polyelectrolytes that undergo different levels of aggregation in solution depending on the concentration. The solution of xanthan at 2 g / L showed strong pseudoplasticity due to the existence of molecular entanglements, which justifies its use as a thickener. As for the doxycycline/xanthan complex, its formation was monitored by calorimetric, rheological and zeta potential titrations. The data of isothermal calorimetry showed that xanthan presents two distinct sites of interaction with doxycycline, being one of the exothermic and the other endothermic complexation stages. The rheological titration experiments showed strong reduction of viscosity during titration, suggesting that the doxycycline/xanthan interaction causes a collapse in the structure of the polymers, breaking the entanglements. Finally, the antimicrobial activity of the complexes and precursors was evaluated against Staphylococcus aureus 32388602 by lethal dose and death curve assays. The results showed that the formation of the complexes led to an increase in the antimicrobial activity, through the reduction of the lethal dose and the time of inhibition. This demonstrates that the preparation of xanthan complexes with doxycycline may be a promising alternative for the development of a novel formulation for controlled release of that drug.

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Até o momento, a hidroxiureia (HU) é considerada a terapia farmacológica de maior sucesso para a DF, pois promove redução do número e gravidade dos eventos falcêmicos, melhora os parâmetros hematológicos, reduz o número de internações e aumenta a expectativa e qualidade de vida dos pacientes. Ainda que sejam evidentes os benefícios do tratamento com HU, existe grande variabilidade interindividual de resposta farmacológica e os fatores genéticos parecem estar associados, em parte, a essa variação. Assim, o objetivo do presente estudo foi investigar se polimorfismos de um único nucleotídeo (SNPs) em quatro genes candidatos relacionados à farmacocinética e farmacodinâmica da HU afetam a resposta hematológica a tal fármaco. Para tanto, foram avaliados 185 pacientes com DF tratados (n=93) ou não tratados (n=92) com HU. Os níveis médios de hemoglobina (Hb), hematócrito (Hct), reticulóticos (Rtc) e leucometria global (LG) foram medidos em cinco diferentes tempos ao longo de 18 meses, enquanto a concentração de hemoglobina fetal (HbF) foi analisada antes e após o tratamento farmacológico. Os pacientes foram agrupados como "respondedores" à HU se os níveis de HbF estivessem maiores que 20%, enquanto aqueles pacientes com níveis inferiores a esse foram considerados como "não respondedores". O DNA genômico foi extraído a partir do sangue total e amostras foram então genotipadas por PCR em tempo real (qPCR) para os polimorfismos G>T (rs1799983) e T>C (rs2070744) no gene da eNOS, C>T (rs17599586) da ARG1, A>C (rs766432) e G>A (rs4671393) do BCL11A e G>A (rs9960464) do gene do UTA. As análises de associação entre as variáveis categóricas foram feitas pelo teste do qui-quadrado ou teste exato de Fisher. Para as variáveis contínuas com distribuição normal, as análises foram realizadas utilizando ANOVA seguido pelo teste t não pareado e as variáveis que não seguiram distribuição normal foram analisadas pelos testes de Wilcoxon, Kruskal-Wallis seguidos por Mann-Whitney. As análises por regressão multivariada e logística foram realizadas através do método stepwise pelo software R. A população estudada apresentou idade de 15,8 ± 11,3 anos e foi constituída de 54% de voluntários do sexo masculino. As frequências genotípica e alélica para os seis SNPs estudados apresentaram-se em equilíbrio de Hardy-Weinberg e foram semelhantes àquelas encontradas em outras populações. Pacientes com o genótipo GT para o polimorfismo no rs1799983 do gene da eNOS apresentaram maiores valores de Hb quando comparados aos homozigotos para o alelo G (r=0,364; p=0,033). Adicionalmente, a frequência dos genótipos AC e CC no gene BCL11A (polimorfismo A>C rs766432) foi maior entre os pacientes respondedores quando comparado ao grupo dos não respondedores (p=0,03). Além disso, pacientes com o genótipo GA para o polimorfismo no gene UTA também responderam melhor à terapia com HU quando comparados àqueles com o genótipo GG (p=0,005). Não foram encontradas outras influências significativas nos demais polimorfismos avaliados após análise por regressão logística. Em conclusão, este trabalho é pioneiro ao avaliar a influência de polimorfismos nos genes da eNOS, ARG1, BCL11A e UTA na resposta à HU em pacientes com doença falciforme em Minas Gerais. Os achados nos sugerem que pacientes com genótipo GT no rs1799983 do gene da eNOS apresentam maiores valores de Hb quando comparados com genótipo GG. Os polimorfismos A>C (rs766432) no gene do BCL11A (p=0,001) e G>A (rs9960464) do gene UTA (p=0,005) parecem afetar a resposta hematológica à HU, sendo que pacientes que possuem pelo menos uma cópia do alelo de menor frequência possivelmente apresentam maior chance de resposta ao tratamento farmacológico. Sickle cell disease (SCD) is a serious global public health problem, with great impact on the morbidity and mortality of the affected population. To date, hydroxyurea (HU) is considered the most successful pharmacological therapy for SCD since it promotes a reduction in the number and severity of sickle cell events, improves hematological parameters, reduces the number of hospitalizations and increases the expectation and quality of life of the patients. Although the benefits of the treatment with HU are evident, there is a large inter-individual variability of pharmacological response and genetic factors seem to be partially associated with this variation. Thus, the aim of the present study is to investigate whether single nucleotide polymorphisms (SNPs) in four candidates genes related to the pharmacokinetics and pharmacodynamics of HU affect the hematological response to such a drug. For this, 185 patients were evaluated with SCD, treated with HU (93) or untreated (92). The mean hemoglobin (Hb), hematocrit (Hct), reticulocytes (Rct) and global leukometry (LG) levels were measured at five different times over 18 months, while fetal hemoglobin (HbF) levels were analyzed before and after pharmacological treatment. Patients were grouped as "responders" to HU if HbF levels were higher than 20%, while those patients with levels below this value were considered "non-responders". Genomic DNA was extracted from the whole blood and samples were then genotyped by real-time PCR (qPCR) for the polymorphisms G>T (rs1799983) and T>C (rs2070744) on the eNOS gene, C>T (rs17599586) of ARG1 gene, A>C (rs766432) and G>A (rs4671393) of the gene BCL11A and G>A (rs9960464) of the UTA gene. The analysis of the association between the categorical variables was done by chi-square test or Fisher's exact test. For continuous variables with normal distribution, analyses were performed using ANOVA followed by the unpaired t-test and the variables that did not follow normal distribution were analyzed by the Wilcoxon, Kruskal-Wallis tests followed by Mann-Whitney. The multivariate and logistic regression analyses were performed through the stepwise method by software R. The population studied presented a mean age of 15.8 ± 11.3 years and was made up of 54% of male volunteers. The genotypic and allelic frequencies for the six SNPs studied were in Hardy-Weinberg equilibrium and were similar to those found in other populations. Patients with the GT genotype for rs1799983 polymorphism of the eNOS gene showed higher Hb values when compared to patients homozygous for the G allele (r=0,364; p=0,033). In addition, the frequency of AC and CC genotypes in the BCL11A gene (A>C polymorphism rs766432) was higher among the responders when compared to the non-responders group (p=0,03). In addition, patients with the GA genotype for the UTA gene polymorphism also responded better to HU therapy when compared to those with the GG genotype (p=0,005). No other significant influences were found in the other polymorphisms evaluated after logistic regression analysis. In conclusion, this work is a pioneer in evaluating the influence of polymorphisms in eNOS, ARG1, BCL11A and UTA genes in the response to HU in patients with sickle cell disease in Minas Gerais. The findings suggest that patients with the GT genotype for rs1799983 of the eNOS gene showed higher Hb values when compared to GG genotype. The A> C polymorphisms (rs766432) in the BCL11A (p=0,001) and G> A gene (rs9960464) of the UTA gene (p=0,005) appear to affect the hematological response to HU, and patients who have at least one copy of less frequent allele may present higher chance of respond to pharmacological treatment.

Orientador: Prof. Dr. Tiago Rodrigues Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2014. Fenotiazinas (FTZ) sao farmacos psicotropicos utilizados no tratamento de esquizofrenia. Foram relatadas diversas propriedades biologicas interessantes das FTZ, dentre elas, efeitos na prevencao do cancer, atividade pro-apoptotica e reversao da resistencia a multiplas a drogas (MDR) por inibicao da glicoproteina P (Pgp). Neste trabalho, nos avaliamos os efeitos citotoxicos das FTZ sobre celulas leucemicas humanas que expressam ou nao o fenotipo MDR Lucena-1 e K562, respectivamente e os mecanismos de morte celular envolvidos. Nossos resultados demonstraram que as FTZ apresentaram atividade citotoxica nas linhagens K562 e Lucena-1 de maneira concentracao-dependente. Nos observamos que apesar da efetividade das FTZ ser praticamente a mesma nas celulas K562 e Lucena-1 os mecanismos envolvidos no processo de morte celular sao bastante distintos. A morte celular induzida por FTZ em celulas K562 parece ocorrer por apoptose e e disparada por aumento subito de Ca2+ citosolico, geracao de especies reativas de oxigenio (EROs) acompanhada da oxidacao de grupos tiolicos e dissipacao do ¿¢¿µ. Em paralelo foi observado que a morte celular induzida por FTZ em celulas K562 envolve a participacao de permeabilizacao de membrana lisossomal (PML) e da autofagia. Em contrapartida, a morte celular induzida pelas FTZ em celulas Lucena-1 parece ocorrer por necrose e nao ha participacao de calcio. Entretanto a geracao de EROs e a oxidacao de grupos tiolicos parecem ter participacao importante no processo, uma vez que o agente redutor, DTT preveniu completamente a morte celular induzida pelas FTZ em celulas Lucena-1. Nos sugerimos que as FTZ utilizam a necrose como mecanismo alternativo de morte de celulas Lucena-1, uma vez que este modelo celular apresenta alteracoes que bloqueiam a maquinaria apoptotica. Estes dados sugerem um potencial farmacologico destes compostos na quimioterapia antitumoral, como possivel estrategia em caso de resistencia a quimioterapia classica. Phenothiazines (PTZ) are psychotropic drugs used in schizophrenia treatment. It were reported several interesting biological properties of PTZ,among then, effects in cancer prevention, pro-apoptotic activity and reversal of multidrug-resistant (MDR) by P-glycoprotein inhibition. We evaluate in this study the PTZ effects over the human leukemic viability that express or not the phenotype MDR Lucena-1 and K562, respectively and the cell death mechanisms involved. Our results demonstrated that PTZ showed cytotoxic activity in K562 and Lucena-1 cell lines in a concentrationdependent way. We could observe that besides the PTZ effectiveness being practically the same in the K562 and Lucena-1 the mechanisms involved in the cell death process are very distinct. Cell death induced by PTZ in K562 cells seems to occurs by apoptosis and is triggered by a sudden cytosolic Ca2+increase, ROS generation together with thiol groups oxidation and ÄØ dissipation. In parallel it was noticed that the PTZ-induced cell death in K562 cells involves the participation of lysosomal membrane permeabilization (LMP) and autophagy. In contrast, cell death induced by PTZ in Lucena-1 cells seems to occur by necrosis and there is no calcium participation. Therefore the ROS generation and the thiol groups oxidation seems to have important participation in the process, once that a reduction agent, the DTT completely prevented the cell death induced by PTZ in Lucena-1 cell. We suggest that PTZ used the necrosis as an alternative mechanism for Lucena-1 cell death, once that this cell model shows alterations that block the apoptotic machinery. These data suggest a pharmacological potential of this compounds in antitumor chemotherapy and possible strategy in case of classic chemotherapy resistance.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Condroitim sulfato (CS) é um glicosaminoglicano (GAG), presente na matriz extracelular (MEC) de vários tecidos de mamíferos, utilizado para o tratamento da osteoartrite e, recentemente, tem despertado grande interesse devido ao seu potencial anti-inflamatório. Vários modelos experimentais in vivo de inflamação são empregados para o estudo da atividade anti-inflamatória, entre eles o modelo de fibrose induzida por colestase extra-hepática. A colestase produz lesão hepatocelular com edema do trato portal, infiltrado leucocitário, proliferação de células epiteliais biliares e fibrose do trato portal. O objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos do CS no modelo de colestase extra-hepática emperimental induzido por laqueadura do ducto biliar (BDL) em ratos Wistar. Para isso foram utilizados animais (n = 82) de 6 a 8 semanas de idade eutanasiados 2, 7 ou 14 dias após o procedimento cirúrgico divididos nos grupos: BDL, BDL tratado com CS, Sham e Sham tratado com CS. Foram avaliados peso corporal e do fígado dos animais, concentrações séricas de bilirrubina direta (BD), globulinas, atividades de gama glutamil transpeptidase (Gama GT), fosfatase alcalina (FA), alanina transaminase (ALT) e aspartato transaminase (AST), alterações morfológicas no tecido, atividade de mieloperoxidase (MPO), atividade de metaloproteases (MMP-9, MMP-2 e pró MMP-2) e conteúdo de GAGs no fígado dos animais, além da análise histopatológica do tecido hepático. O CS obtido para a realização do trabalho apresentou teores superiores a 92%, com peso molecular de aproximadamente 40 kDa e um conteúdo dissacarídico com predominância de Δdi4S (65%). BDL gerou vários sintomas relacionados à lesão celular e ao processo inflamatório como aumento dos níveis séricos de BD e globulinas, aumento das atividades de Gama GT, FA, ALT e AST, infiltrado inflamatório e modificação morfométrica, com proliferação ductular, e na MEC do fígado dos animais induzidos. CS levou a redução do aumento inicial das transaminases indicando proteção dos tecidos lesados no procedimento cirúrgico. O tratamento levou à redução do infiltrado inflamatório no tecido, expresso pela diminuição significativa da atividade de MPO no homogenato. A remodelação tecidual também foi reduzida, havendo diminuição da atividade de MMP-9, pró MMP-2 e MMP-2 e ainda dos níveis dos GAGs dermatam sulfato e heparam sulfato presentes, produzidos por células estreladas em resposta ao dano no tecido. Estes resultados mostram que o CS reduziu os efeitos da lesão hepática do modelo e foi capaz de retardar a fibrogênese hepática. Chondroitin sulfate (CS) is a glycosaminoglycan (GAG) present in the extracellular matrix (ECM) of many mammalian tissue, used for osteoarthritis treatment and, recently, has aroused great interest due to its anti-inflammatory potential. Several in vivo inflammation experimental models are employed to study anti-inflammatory activity, including extra-hepatic cholestasis induced fibrosis. Cholestasis produces hepatocellular injury with portal tract edema, leukocyte infiltration, biliary epithelial cells proliferation and portal tract fibrosis. The aim of this work was to analyze CS effects on an extra-hepatic cholestasis experimental model induced by bile duct ligation (BDL) on Wistar rats. For this purpose 6 to 8 weeks old animals (n = 82) were euthanized 2, 7 or 14 days after surgical procedure, previously divided into groups: BDL, CS treated BDL, Sham, CS treated Sham. To analyze disease evolution body and liver weight, serum concentrations of direct bilirubin (BD), globulins, activities of gamma glutamyl transferase (Gama GT), alkaline phosphatase (FA), alanine and aspartate aminotransferases (ALT and AST), morphological changes on tissue, mieloperoxidase (MPO) activity, matrix metalloproteinases (MMP-9, pró MMP-2 and MMP-2) activities and liver GAGs content, besides histopathological analysis of the tissue. CS acquired presented over 92% tenor, molecular weight of approximately 40 kDa and disaccharide content of Δdi4S predominantly (65%).BDL caused many symptoms related to cellular damage and inflammatory process such as increasing BD and globulins, elevation of Gama GT, FA, ALT and AST activities, inflammatory infiltrate and changes on liver morphometry, with ductular proliferation, and on the ECM. CS reduced initial burst on aminotransferases, indicating protection of tissues injured on surgery procedure. Treatment led to reduction of inflammatory infiltrate, showed by significant decreasing on MPO activity. Tissue remodeling was also reduced, with decrease of MMP-9, pro MMP-2 and MMP-2 activities and also of GAGs dermatam sulfate and heparam sulfate levels, produced by hepatic stellate cells in response of tissue damage. These results show that CS reduced cholestasis hepatic injury effects, being capable to slow down liver fibrogenesis.