RESUMO

Abstract Tetrahydroquinoline derivatives are interesting structures exhibiting a wide range of biological activities, including antitumor effects. In this investigation, the effect of the synthesized tetrahydroquinolines JS-56 and JS-92 on apoptosis, intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i), and the sarco(endo)plasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA) activity was determined on MCF-7 breast cancer cells. Colorimetric assays were used to assess MCF-7 cells viability and SERCA activity. Fura-2 and rhodamine 123 were used to measure the intracellular Ca2+ concentration and the mitochondrial electrochemical potential, respec tively. TUNEL assay was used to analyze DNA fragmentation, while caspase activity and NF-κB-dependent gene expression were assessed by luminescence. In silico models were used for molecular docking analysis. These compounds increase intracellular Ca2+ concentration; the main contribution is the Ca2+ entry from the extracellular milieu. Both JS-56 and JS-92 inhibit the activity of SERCA and dissipate the mitochondrial electrochemical potential through processes dependent and independent of the Ca2+ uptake by this organelle. Furthermore, JS-56 and JS-92 generate cytotoxicity in MCF-7 cells. The effect of JS-92 is higher than JS-56. Both compounds activate caspases 7 and 9, cause DNA fragmentation, and potentiate the effect of phorbol 12-myristate-13-acetate on NF-κB-dependent gene expression. Molecular docking analysis suggests that both compounds have a high interaction for SERCA, similar to thapsigargin. Both tetrahydroquinoline derivatives induced cell death through a combination of apoptotic events, increase [Ca2+]i, and inhibit SERCA activity by direct interaction.

Resumen Los derivados de tetrahidroquinolina son estructuras interesantes que exhiben una amplia gama de actividades biológicas, incluyendo efectos antitumorales. Se determinó el efecto de las tetrahidroquinolinas sintetizadas JS-56 y JS-92 sobre la apoptosis, concentración intracelular de Ca2+ ([Ca2+]i) y la actividad Ca2+-ATPasa del retículo sarco(endo)plásmico (SERCA) en células de cáncer de mama MCF-7. Se usaron ensayos colorimétricos para evaluar la viabilidad de las células MCF-7 y la actividad SERCA. Se emplearon Fura-2 y rodamina 123 para medir la concentración de Ca2+ intracelular y el potencial electroquímico mitocondrial, respectivamente. El ensayo TUNEL se utilizó para analizar la fragmentación del ADN, mientras que la actividad de caspasas y la expresión génica dependiente de NF-κB se evaluaron mediante luminiscencia. Modelos in silico permitieron el análisis del acoplamiento molecular. Estos compuestos aumentan la concentración de Ca2+ intracelular; la principal contribución es la entrada de Ca2+ desde el medio extracelular. Tanto JS-56 como JS-92 inhiben la actividad de SERCA y disipan el potencial electroquímico mitocondrial a través de procesos dependientes e independientes de la captación de Ca2+ por este orgánulo. Además, JS-56 y JS-92 generan citotoxicidad en células MCF-7. El efecto de JS-92 es mayor que JS-56. Ambos compuestos activan las caspasas 7 y 9, provocan la fragmentación del ADN y potencian el efecto del 12-miristato-13-acetato de forbol en la expresión génica dependiente de NF-κB. El análisis de acoplamiento molecular sugiere que ambos compuestos tienen una alta interacción con SERCA, similar a la tapsigargina. Ambos derivados de tetrahidroquinolina indujeron la muerte celular a través de una combinación de eventos apoptóticos, aumento de [Ca2+]i e inhibición de la actividad SERCA por interacción directa.

RESUMO

The ability to maintain an adequate energy balance and to respond and adapt to environmental stress at the cellular level are cornerstones for the survival and evolution of organisms. Therefore, in the presence of various factors, a cellular protection response is triggered by activation of mitochondrial function-dependent signaling. However, this essential reaction for individual cell survival can be detrimental to organ function (maladaptation), transforming the close balance between the two into the pathogenetic axis of organ dysfunction and eventual recovery in septic patients. Macrocirculatory and microcirculatory disruption undoubtedly contributes to organ dysfunction in the early stage of septic shock, while intrinsic metabolic-bioenergetic failure (cytopathic hypoxia) perpetuates inadequate cellular function. Therefore, mitochondrial dysfunction is a key process in the induction of multiple organ dysfunction syndrome in the septic patient. This syndrome can be considered as a complex hypometabolic adaptive phenomenon in the face of excessive and prolonged inflammatory stimulus to achieve regulation of energy homeostasis and preservation of organ function. In the future, there should be a transition from the current consensus therapeutic options, which are limited to control of the infectious focus, hemodynamic and life support, to metabolic resuscitation based on the molecular and genetic alterations triggered by the infection.

Piedra angular para la sobrevida y la evolución de los organismos es su capacidad de mantener un adecuado balance energético, así como también que las células respondan y se adapten al estrés ambiental. Por ello, ante la presencia de diversos factores se origina una respuesta de protección celular mediante la activación de señalización dependiente de la función mitocondrial. Sin embargo, esta reacción, esencial para la supervivencia individual de las células, puede ser perjudicial para la función orgánica (adaptación inadecuada), transformando el estrecho equilibrio entre ambas en el eje patogénico de la disfunción orgánica y su eventual recuperación en el paciente séptico. Las alteraciones macrocirculatorias y microcirculatorias contribuyen, indudablemente, a la disfunción orgánica en la etapa precoz del choque séptico, mientras que la falla metabólica-bioenergética intrínseca (hipoxia citopática) perpetúa una función celular inadecuada. Por lo tanto, la disfunción mitocondrial es un proceso clave en la inducción del síndrome de disfunción multiorgánica en el paciente séptico. Este síndrome puede considerarse como un complejo fenómeno adaptativo hipometabólico ante un estímulo inflamatorio excesivo y prolongado, para lograr la regulación de la homeostasis energética y la preservación de la función de los órganos. En el futuro, debería producirse una transición entre las opciones terapéuticas actuales consensuadas, que se limitan al control del foco infeccioso y el soporte hemodinámico y vital, hacia una reanimación metabólica basada en las alteraciones moleculares y genéticas desencadenadas por la infección.

Assuntos

RESUMO

Objetivo: identificar, describir y diferenciar las características fenotípicas de los fibroblastos gingivales (FGs) en pacientes con hiperplasia gingival idiopática (HGI) e individuos periodontalmente sanos. Métodos: los FGs fueron aislados a partir de tejido gingival de individuos periodontalmente sanos (n=2) y pacientes con HGI (n=2). Los FGs se cultivaron en el medio DMEM (Dulbecco's Modified of Eagle Medium) a 37°C con 5% de CO2. La identificación y localización de la actina, vimentina y mitocondrias en FGs fue realizada y evaluada microscópicamente mediante inmunofluorescencia con anticuerpos monoclonales. La capacidad de migración de los FGs en los pacientes con HGI e individuos sanos también fue estudiada. Resultados: todos los FGs fueron mononucleares, fusiformes y con prolongaciones citoplasmáticas visibles. La faloidina permitió identificar una densa red de actina en los FGs de pacientes con HGI, contrariamente a los FGs de individuos periodontalmente sanos. La vimentina y mitocondrias fueron identificadas en los FGs de individuos sanos y pacientes con HGI sin ninguna alteración en su expresión y localización. La migración de la monocapa de los FGs indicó una actividad de migración celular importante en los FGs de los pacientes con HGI, en relación a los FGs de los individuos periodontalmente sanos. Conclusión: los FGs de pacientes con HGI conservan características fenotípicas celulares similares a los FGs de individuos periodontalmente sanos. Sin embargo, los FGs de pacientes con HGI simulan tener una mayor capacidad migratoria que amerita ser explorada en futuros trabajos de investigación.

Objective: To identify and to describe the phenotypic characteristics of gingival fibroblasts from patients with idiopathic gingival hyperplasia (IGH) and periodontally healthy individuals. Methods: Gingival fibroblasts (GFs) were isolated from gingival tissue from periodontally healthy individuals (n=2) and patients with IGH (n=2). The GFs were grown in DMEM (Dulbecco's Modified of Eagle Medium) at 37°C with 5% CO2. The identification and location of actin, vimentin and mitochondria in GFs were performed and evaluated microscopically by immunofluorescence with monoclonal antibodies. The migration capacity of GFs from IGH and healthy individuals was also studied. Results: All the GFs were mononuclear, fusiform and with visible cytoplasmic extensions. The phalloidin allowed to identify a dense actin network in the GFs of patients with IGH, contrary to the GFs of periodontally healthy individuals. Vimentin and mitochondria were identified in the GFs of healthy individuals and patients with IGH without any alteration in their expression and location. Monolayer migration of GFs indicates significant cell migration activity in the GFs of patients with IGH in relation to the GFs of periodontally healthy individuals. Conclusion: GFs from patients with IGH retain cellular phenotypic characteristic similar to GFs from periodontally healthy individuals. However, the GFs of patients with IGH simulate having a greater migratory capacity that deserves to be explored in future research works.

Assuntos

RESUMO

Las mitocondrias son organelas complejas que desempeñan un papel fundamental en la célula, la disfunción mitocondrial puede ocasionar daños celulares significativos o la muerte. Estudios previos han demostrado los prometedores efectos terapéuticos del trasplante de mitocondrias autólogas a un tejido cardiaco isquémico, sin embargo, pocos estudios han evaluado los efectos in vivo de la infusión de mitocondrias en el cerebro. El presente trabajo tiene como objetivo dar a conocer el procedimiento para la infusión vía carótida de mitocondrias autólogas en cerebros porcinos. Mediante esta técnica de infusión, proponemos que una administración selectiva y mínimamente invasiva es factible y puede proporcionar beneficios en el tratamiento de diversas patologías del sistema nervioso central.

Mitochondria are complex organelles that play a critical role within the cell; mitochondrial dysfunction can result in significant cell damage or death. Previous studies have demonstrated the promising therapeutic effects of autologous mitochondria transplantation into ischemic cardiac tissue; however, few studies have examined the in vivo effects of mitochondria infusion into the brain. The aim of this study is to report a procedure for carotid infusion of autologous mitochondria into porcine brains. By using this infusion technique, we propose that a selective and minimally invasive administration is feasible and may provide benefits in the treatment of various central nervous system disorders.

Assuntos

RESUMO

Os primeiros estudos de espermatozoides com citometria de fluxo com espermatozoides iniciaram no final da década de 1970. Com os avanços tecnológicos, hoje contamos com equipamentos com alta sensibilidade e eficiência que, em conjunto com amplo catálogo de sondas fluorescentes, podemos mensurar com alta precisão características celulares. Como exemplo, destacam-se dano em membrana plasmática, atividade mitocondrial, produção de espécies reativas de oxigênio, dano ao DNA espermático e muito mais. Na presente revisão, as potencialidades e limitação para a implementação da citometria de fluxo na análise seminal de espécies domésticas são exploradas e comentadas.

The first flow cytometry studies with spermatozoa were published in the late 1970s. With the technological advances in the following years, today we have equipments with high sensitivity and efficiency that, together with a large number of commercially available fluorescent probes, allow us to measure different cell characteristics with high accuracy. Some of the most evaluated characteristics are plasma membrane damage, mitochondrial activity, production of reactive oxygen species, sperm DNA damage, and much more. In this review, the potentials and limitations for the implementation of flow cytometry in the seminal analysis of domestic species are explored and commented.

Assuntos

RESUMO

SUMMARY: The Viperidae venoms are composed of a mixture of constituents with enzymatic and non-enzymatic actions, which act on ultrastructural components of cells and tissues. Here, the number of mitochondria, mitochondrial area and the number of mitochondrial cristae from adrenal glands cortex treated with snake venoms were tested after 3, 6 and 24 hours of venom injections. The mitochondria quantitative changes showed a statistically significant decrease, in the number of mitochondria past 3, 6 and 24 h. There was an increase in the mitochondrial area after 6 h, where Crotalus vegrandis venom did not present significant differences with Crotalus pifanorum or Bothrops venezuelensis venoms. After 24 h, there was an escalation of mitochondrial area in all tested venoms. The number of mitochondrial cristae after 3 h did not present important differences with the control treatment. After 6 h, the number of mitochondrial cristae initiated to decrease under the activities of the 3 venoms action, until 24 h of observation. In the qualitative observations it was possible to witness an intense damage of the mitochondria, with loss and swelling of membranes, disappearance of cristae and the appearance of myelin figures, which started at 3 h after the Crotalus and Bothrops venoms injections. These damages probably were due to cytotoxic effects of phospholipases, metalloproteases and/or other proteolytic activities present in Viperidae snake venoms, being more evident in Crotalus venoms. As far as we know, these results define a novel finding that suggest that Viperidae snake venoms are extremely toxic to mammalian mitochondria.

RESUMEN: Los venenos de Viperidae tienen acciones enzimáticas y no enzimáticas, que actúan sobre la estructura celular. Aquí se probaron, a las 3, 6 y 24 horas de la inyección del veneno, el número de mitocondrias, el área mitocondrial y el número de crestas mitocondriales de la corteza de las glándulas adrenales. Los cambios cuantitativos de las mitocondrias mostraron una disminución en el número de mitocondrias a las 3, 6 y 24 h. Hubo un aumento en el área mitocondrial a las 6 h, donde el veneno de la serpiente Crotalus vegrandis no presentó diferencias significativas con los venenos de Crotalus pifanorum o Bothrops venezuelensis. Después de 24 h, hubo un aumento del área mitocondrial en todos los venenos. El número de crestas mitocondriales a las 3 h no presentó alteraciones o diferencias importantes con el tratamiento de control. Después de 6 h, el número de crestas mitocondriales comenzó a disminuir bajo la acción de los 3 venenos, hasta las 24 h de observación. En las observaciones cualitativas se observó un daño intenso de las mitocondrias, con pérdida y edema de las membranas, desaparición de las cristae y aparición de figuras mielínicas, que comenzó a las 3 h después de las inyecciones de veneno de Crotalus y Bothrops. Estos daños se debieron factiblemente a los efectos citotóxicos de componentes proteolíticos de los venenos. Creemos que estos resultados definen un nuevo y original hallazgo, que sugiere que los venenos de serpiente Viperidae son extremadamente tóxicos para las mitocondrias de mamíferos.

Assuntos

RESUMO

Vitamin D deficiency is a worldwide pandemic and results in osteoporosis, hypertension, and other cardiovascular diseases. At the cellular level, it produces significant oxidative stress, inflammatory markers, and mitochondrial damage. There is increasing evidence about the role of vitamin D in the regulation of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS). Moreover, there is evidence of involvement in cardiovascular complications, as well as in the immune system disorders. Vitamin D values below 25ng/mL are related to an increase in vascular tone mediated by smooth muscle contraction. Furthermore, it can produce direct effects on vascular smooth muscle cells, RAAS over-regulation, modulation of calcium metabolism, and secondary hyperparathyroidism. All this predisposes patients to develop hypertrophy of the left ventricle and vascular wall, causing hypertension. In this work, a review is presented of the main mechanisms involved in the development of hypertension due to vitamin D deficiency. Among them are the link established between the levels of extra-mitochondrial inorganic phosphate, its main regulatory hormones -such as vitamin D-, the cardiovascular system, reactive oxygen species, and mitochondrial metabolism. The role of the mitochondrial vitamin D receptor and the regulation of the respiratory chain could influence arterial remodelling since its activation would reduce oxidative damage and preserve cell life. However, there are aspects not yet understood about the intricate signalling network that appeared simple in experimental trials, but complex in clinical studies. In this way, the completion of new studies as VITAL, could clarify, and thus support or refute the possible benefits of vitamin D in hypertensive cardiovascular disease.

Assuntos

RESUMO

Mitochondria (m) are responsible for the energy availability of cells, and their analysis is indicated for example, in studies related to metabolism and oxidative stress. The direct measurement of mitochondria (morphometry) is biased because of the section obliquity and position relative to the mitochondria length (non-equatorial cut). Therefore, stereology is an appropriate technique to evaluate mitochondria. However, before beginning the study, it is necessary to consider the premises to obtain random and uniform samples to be analyzed stereology. Mitochondria must have the chance to appear in all the possibilities of cut and orientation in the micrographs. The number of micrographs to be analyzed will depend on the distribution and occupation of mitochondria in the cell. After this is resolved, a proposal is the estimation of the following stereological data: volume density (Vv), surface density (Sv), and mean cross-sectional area (A). Overlapping a known test area at each micrograph, the density by area of mitochondria is estimated (NAT). Vv [m] can easily be estimated by point-counting (Vv = Pp/PT; Pp are the points hitting the structure, PT are the number of points of the test system). Sv is estimated overlaying a test-line (LT) on the micrographs and counting the intersections of the lines (I) with the outer membrane (om), inner membrane (im), and crests (c), thus, Sv [om], Sv [im], Sv [c] (Sv = 2I / LT). A [m] is obtained as the ratio: A = Vv / 2NAT.

Las mitocondrias (m) son responsables de la disponibilidad de energía de las células, y su análisis está indicado, por ejemplo, en estudios relacionados con el metabolismo y el estrés oxidativo. La medición directa de las mitocondrias (morfometría) está sesgada debido a la oblicuidad de la sección y la posición relativa a la longitud de las mitocondrias (corte no ecuatorial). Por lo tanto, la estereología es una técnica apropiada para evaluar las mitocondrias. Sin embargo, antes de comenzar el estudio, es necesario considerar las premisas para obtener muestras aleatorias y uniformes para analizar estereológicamente. Es esencial que las mitocondrias tengan la posibilidad de aparecer en todas las posibilidades de corte y orientación en las micrografías. El número de micrografías que se analizarán dependerá de la distribución y ocupación de las mitocondrias en la célula. Una vez resuelto esto, una propuesta es la estimación de los siguientes datos estereológicos: densidad de volumen (Vv), densidad de superficie (Sv) y área de sección transversal media (A). Superponiendo un área de prueba conocida en cada micrografía, se estima la densidad por área de mitocondrias (NAT). Vv [m] se puede estimar fácilmente contando puntos (Vv = Pp / PT; Pp son los puntos que llegan a la estructura, PT son el número de puntos del sistema de prueba). Sv se estima superponiendo una línea de prueba (LT) en las micrografías y contando las intersecciones de las líneas (I) con la membrana externa (om), la membrana interna (im) y las crestas (c), por lo tanto, Sv [om], Sv [im], Sv [c] (Sv = 2I / LT). A [m] se obtiene como la relación: A = Vv / 2NAT.

Assuntos

RESUMO

Advanced age and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are both associated with a loss of motor neurons resulting in muscle fiber atrophy and muscle weakness. Aging associated muscle fiber atrophy and weakening is termed sarcopenia, but the association with motor neuron loss is not as clearly established as in ALS, probably related to the prolonged time course of aging-related changes. Although aging and ALS effects on limb muscle strength and neuromotor performance are serious, such effects on the diaphragm muscle can be life threatening. Converging evidence indicates that larger phrenic motor neurons, innervating more fatigable type IIx and/or IIb diaphragm muscle fibers (fast fatigue intermediate, FInt and fast fatigable, FF motor units) are more susceptible to degeneration with both aging and ALS compared to smaller phrenic motor neurons innervating type I and IIa diaphragm muscle fibers (slow and fast fatigue resistant motor units, respectively). The etiology of ALS and age-related loss of motor neurons appears to involve mitochondrial function and neuroinflammation, both chronic and acute exacerbation. How mitochondrial dysfunction, neuroinflammation and motor neuron size intersect is the focus of continuing investigation.

La edad avanzada y la esclerosis lateral amiotrofica (ALS) están asociadas con una pérdida de neuronas motoras que produce atrofia de las fibras musculares y debilidad muscular. El envejecimiento asociado a atrofia y debilitamiento de las fibras musculares se denomina sarcopenia, pero la asociación con la pérdida de neuronas motoras no está tan claramente establecida como en la ALS, hecho probablemente relacionado con el curso prolongado de los cambios que ocurren durante el envejecimiento. Aunque el envejecimiento y los efectos de la ALS sobre la fuerza muscular de las extremidades y el rendimiento neuromotor son graves, tales efectos sobre el músculo del diafragma pueden ser potencialmente mortales. La evidencia convergente indica que las neuronas motoras frénicas más grandes, que inervan fibras musculares de diafragma tipo IIx y / o IIb más fatigables (unidades motoras FF de fatiga rápida intermedia, FInt y fatigable rápida) son más susceptibles a la degeneración con el envejecimiento y la ALS en comparación con las neuronas motoras más pequeñas del nervio frénico que inervan las fibras musculares del diafragma tipo I y IIa (unidades motoras lentas y rápidas resistentes a la fatiga, respectivamente). La etiología de la ALS y la pérdida de neuronas motoras relacionadas con la edad parece implicar la función mitocondrial y la neuroinflamación, tanto la exacerbación crónica como la aguda. La forma en que se cruzan la disfunción mitocondrial, la neuroinflamación y el tamaño de la neurona motora es el foco de una continua investigación.

RESUMO

A Produção in vitro de embriões (PIVE) depende das etapas de maturação, fertilização e cultivo in vitro, sendo a maturação a etapa decisiva para o oócito atingir o estádio de mórula e blastocisto. Neste trabalho objetivou-se avaliar a qualidade de maturação in vitro, de acordo com a distribuição mitocondrial de oócitos provenientes de ovários de fêmeas de abatedouro, com baixa ou alta contagem de folículos antrais (CFA). Foram aspirados 243 ovários dos quais se selecionou 334 oócitos perante de cinco repetições para cada grupo. Os ovários foram separados em dois grupos: 1-baixa CFA (n=19), 2-alta CFA (n= 53) e os oócitos recuperados corados com a sonda MitoTracker Red. Os dados obtidos foram analisados pelo teste não paramétrico exato de Fisher (α=5%) mediante o software Statistical Analysis System for Windows (SAS Inst., Inc., Cary, NC).Em relação a localização das mitocôndrias o presente trabalho apresentou diferenças (p<0,001) entre oócitos imaturos e maturados, o que é desejável. Oócitos maturados apresentaram maior porcentagem de mitocôndrias dispersas no citoplasma e oócitos imaturos na periferia, independente do grupo experimental (baixa e alta CFA). Em oócitos imaturos, não houve diferença (p=0,1542) na localização das mitocôndrias entre os grupos baixa e alta CFA. No entanto, o grupo baixa CFA, após a maturação, apresentou menor quantidade de oócitos com mitocôndrias na periferia em relação aos de alta CFA (p = 0,0355), indicando melhor aquisição de competência desses oócitos para PIVE.

In vitro embryo production (PIVE) depends on the stages of maturation, fertilization and in vitro cultivation, being the decisive stage for the oocyte to reach the morula and blastocyst stage. This study aimed to evaluate the quality of in vitro maturation, according to the mitochondrial distribution of oocytes from ovaries of slaughter females with low or high antral follicle count (CFA). A total of 243 ovaries were aspirated from which 334 oocytes were selected for five replicates for each group. The ovaries were separated into two groups: 1-low CFA (n = 19) 2-high CFA (n = 53) and stained with the Mito Traker Red probe. Data obtained were analyzed by Fisher's exact nonparametric test ( α= 5%) using the Statistical Analysis System for Windows software (SAS Inst., Inc., Cary, NC). Regarding the location of mitochondria, the present study showed significant differences (p <0.001) between immature and mature oocytes, which is desirable. Mature oocytes had a higher percentage of dispersed mitochondria in the cytoplasm and immature oocytes in the periphery, regardless of the experimental group (low and high CFA). In immature oocytes, there was no difference (p = 0.1542) in the location of mitochondria between the low and high CFA groups. However, the oocytes of the low CFA group, after maturation, presented smaller number of oocytes with mitochondria in the periphery compared to the high CFA (p = 0.0355), indicating for this parameter a better competence of these oocytes for PIVE.

Assuntos