Estudos proteômicos e metabolômicos em animais frente à exposição à 2,3-butanodiona
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Data
2016-10-31
Autores
Jedlicka, Leticia Dias Lima [UNIFESP]
Orientadores
Assunção, Nilson Antonio de [UNIFESP]
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
The 2,3-butanedione is widely used as flavoring in the food industry and in the electronic cigarette industry, but is also produced by the organisms through the oxidation of sugars, proteins and lipids. Exposure to 2,3-butanedione is associated with several types of diseases, particularly in lung. In this work were administrated 540 mg/kg/day of 2,3-butanedione, by gavage, in Wistar rats and also offered 2,3-butanedione in the drinking water for mice C57/Bl in different concentrations (0, 100, 300 and 500 mg/kg/day), simulating human ingestion. In the lung tissue of Wistar rats were performed histological analyzes, bronchoalveolar lavage and proteomic analyzes. Additional tools were used to verify oxidative stress (determination of carbonyls compounds) and Western blotting to confirm the increase of protein acetylation. In the C57/Bl mice treated with different concentrations of 2,3-butanedione were performed metabolomic analysis in plasma sample and determination of peroxynitrite plasmatic concentrations and the final SOD activity. In the hepatic tissue of the mice were performed determination of GSH/GSSG (reduced glutathione / oxidized glutathione), MGO (methylglyoxal) and histological analyzes. Histological changes were observed in the lung tissue of Wistar rats and inflammation in this tissue was confirmed by the increase of neutrophils and prostaglandins E2 in the bronchoalveolar lavage of the animals of the group treated with 2,3-butanedione. These animals also showed changes in protein profile, increase in protein carbonyl concentration and increase in protein acetylation compared to control group. The mouse groups, control mouse and treated with the different concentrations of 2,3-butanedione, were observed changes in the metabolic profile. Were observed increased in plasma concentrations of peroxynitrite and decrease in the final activity of SOD. Also, were observed, in the hepatic tissues of the mice, a decrease in the concentration of MGO (methylglyoxal) and the GSH/ GSSG ratio (reduced glutathione/oxidized glutathione). However, did not observe alterations in hepatic tissue of the 2,3-butanedione treated mice. From these results, it was possible to confirm that the intake of 2,3-butanedione by Wistar rats can promote alterations in the protein profile, lead to oxidative stress and contribute to the generation of acetyl radical, capable of promoting post-translational protein acetylation, which can lead to lung function impairment. The 2,3-butanedione ingestion leads to changes on the metabolic profile in mice C57/ Bl and there was a differentiated response between males and females after treatment with 2,3-butanedione. The mice C57/Bl also presented an imbalance of antioxidant and pro-oxidant substances in the plasma and hepatic tissues, but did not present histological alterations in the hepatic tissue. We expect to help answer some biologically relevant issues by proposing a non-enzymatic mechanism for the acetylation of proteins and relating it to protein expression and metabolic exposure of 2,3-butanedione.
A 2,3-butanodiona é amplamente utilizada como flavorizante pela indústria alimentícia e como aromatizante pela indústria de cigarros eletrônicos, mas também é produzida pelos organismos através da oxidação de açúcares, proteínas e lipídios. A exposição a 2,3-butanodiona está associada a diversos tipos de doenças, principalmente as pulmonares. Neste trabalho, foram administrados 540 mg/kg/dia de 2,3-butanodiona por gavagem em ratos Wistar. Também foi administrado 2,3-butanodiona na água de beber a camundongos C57/Bl, em diferentes concentrações (0, 100, 300 e 500 mg/kg/dia), simulando a ingestão humana. No tecido pulmonar de ratos Wistar, foram realizadas análises histológicas, análises do lavado broncoalveolar e proteômicas. Foram empregadas ferramentas adicionais para verificação do estresse oxidativo (determinação de carbonilas proteicas) e para a confirmação do aumento da acetilação de proteínas (Western blotting). Já com amostras de camundongos C57/Bl tratados com as diferentes concentrações de 2,3-butanodiona foram realizadas análises metabolômicas no plasma e determinação das concentrações plasmáticas de peroxinitrito e a atividade final da SOD. No tecido hepático dos camundongos foram realizadas determinações de GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada), MGO (metilglioxal) e análises histológicas. Foram observadas alterações histológicas no tecido pulmonar de ratos Wistar e a inflamação neste tecido foi confirmada pelo aumento de neutrófilos e prostaglandinas E2 no lavado broncoalveolar dos animais do grupo tratado com 2,3-butanodiona. Estes animais também apresentaram alterações no perfil proteico, aumento na concentração de carbonilas proteicas e aumento da acetilação de proteínas em comparação com o grupo controle. Nos grupos de camundongo controle e tratados com as diferentes concentrações de 2,3-butanodiona foram observadas alterações no perfil metabólico. Também foi observado aumento na concentração plasmática de peroxinitrito e diminuição na atividade final da SOD, no tecido hepático dos camundongos foi observado diminuição da concentração de MGO (metilglioxal) e da razão GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada). Contudo não observamos alterações no tecido hepático dos camundongos tratados com 2,3-butanodiona. A partir destes resultados foi possível confirmar que a ingestão de 2,3-butanodiona por ratos Wistar pode promover alterações no perfil proteico, levar ao estresse oxidativo e contribuir para a geração de radical acetil, capazes de promover acetilação pós-traducional de proteínas, que podem levar a um prejuízo na função pulmonar. A ingestão de 2,3-butanodiona leva a alterações no perfil metabólico de camundongos C57/Bl e houve uma resposta diferenciada entre machos e femêas após o tratamento com 2,3-butanodiona. Os camundongos C57/Bl também apresentaram um desequilíbrio de substâncias antioxidantes e pró-oxidantes no plasma e tecido hepático dos camundongos, contudo não apresentaram alterações histológicas no tecido hepático. Com este trabalho esperamos contribuir para responder a algumas questões biologicamente relevantes, propondo um mecanismo não enzimático para a acetilação de proteínas e relacionando-o com a expressão proteica e metabólica da exposição de 2,3-butanodiona.
A 2,3-butanodiona é amplamente utilizada como flavorizante pela indústria alimentícia e como aromatizante pela indústria de cigarros eletrônicos, mas também é produzida pelos organismos através da oxidação de açúcares, proteínas e lipídios. A exposição a 2,3-butanodiona está associada a diversos tipos de doenças, principalmente as pulmonares. Neste trabalho, foram administrados 540 mg/kg/dia de 2,3-butanodiona por gavagem em ratos Wistar. Também foi administrado 2,3-butanodiona na água de beber a camundongos C57/Bl, em diferentes concentrações (0, 100, 300 e 500 mg/kg/dia), simulando a ingestão humana. No tecido pulmonar de ratos Wistar, foram realizadas análises histológicas, análises do lavado broncoalveolar e proteômicas. Foram empregadas ferramentas adicionais para verificação do estresse oxidativo (determinação de carbonilas proteicas) e para a confirmação do aumento da acetilação de proteínas (Western blotting). Já com amostras de camundongos C57/Bl tratados com as diferentes concentrações de 2,3-butanodiona foram realizadas análises metabolômicas no plasma e determinação das concentrações plasmáticas de peroxinitrito e a atividade final da SOD. No tecido hepático dos camundongos foram realizadas determinações de GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada), MGO (metilglioxal) e análises histológicas. Foram observadas alterações histológicas no tecido pulmonar de ratos Wistar e a inflamação neste tecido foi confirmada pelo aumento de neutrófilos e prostaglandinas E2 no lavado broncoalveolar dos animais do grupo tratado com 2,3-butanodiona. Estes animais também apresentaram alterações no perfil proteico, aumento na concentração de carbonilas proteicas e aumento da acetilação de proteínas em comparação com o grupo controle. Nos grupos de camundongo controle e tratados com as diferentes concentrações de 2,3-butanodiona foram observadas alterações no perfil metabólico. Também foi observado aumento na concentração plasmática de peroxinitrito e diminuição na atividade final da SOD, no tecido hepático dos camundongos foi observado diminuição da concentração de MGO (metilglioxal) e da razão GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada). Contudo não observamos alterações no tecido hepático dos camundongos tratados com 2,3-butanodiona. A partir destes resultados foi possível confirmar que a ingestão de 2,3-butanodiona por ratos Wistar pode promover alterações no perfil proteico, levar ao estresse oxidativo e contribuir para a geração de radical acetil, capazes de promover acetilação pós-traducional de proteínas, que podem levar a um prejuízo na função pulmonar. A ingestão de 2,3-butanodiona leva a alterações no perfil metabólico de camundongos C57/Bl e houve uma resposta diferenciada entre machos e femêas após o tratamento com 2,3-butanodiona. Os camundongos C57/Bl também apresentaram um desequilíbrio de substâncias antioxidantes e pró-oxidantes no plasma e tecido hepático dos camundongos, contudo não apresentaram alterações histológicas no tecido hepático. Com este trabalho esperamos contribuir para responder a algumas questões biologicamente relevantes, propondo um mecanismo não enzimático para a acetilação de proteínas e relacionando-o com a expressão proteica e metabólica da exposição de 2,3-butanodiona.
Descrição
Citação
JEDLICKA, Leticia Dias Lima. Estudos proteômicos e metabolômicos em animais frente à exposição à 2,3-butanodiona. 2016. 261 f. Tese (Doutorado em Medicina Translacional) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2016.