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Title: Avaliação do estresse oxidativo e defesas antioxidantes na infecção pelo Zika virus (Flaviviridae).
Authors: Almeida, Letícia Trindade
metadata.dc.contributor.advisor: Magalhães, Cíntia Lopes de Brito
Keywords: Vírus da Zika
Stress oxidativo
Antioxidantes
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Costa, Daniela Caldeira
Isoldi, Mauro César
Ferreira, Jaqueline Maria Siqueira
Trindade, Giliane de Souza
Magalhães, Cíntia Lopes de Brito
Citation: ALMEIDA, Letícia Trindade. Avaliação do estresse oxidativo e defesas antioxidantes na infecção pelo Zika virus (Flaviviridae). 2020. 71 f. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) - Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Abstract: O Zika virus (ZIKV) é um arbovírus da família Flaviviridae, gênero Flavivirus. A primeira epidemia do ZIKV no continente Americano foi reportada em 2015. Febre, exantema, artralgia, mialgia, cefaleia e conjutivite são alguns sintomas clássicos da doença causada por esse vírus. Entretanto, as epidemias mais atuais do ZIKV revelaram aspectos que até então não haviam sido relatados, como a microcefalia em bebês e a síndrome de Guillian-Barré em adultos. A emergência recente do ZIKV e sua associação com manifestações clínicas graves aumentaram a necessidade de mais estudos para elucidar a patogênese do vírus. Assim, compreender como o hospedeiro reage frente às infecções virais é de primordial importância, pois pode auxiliar na maior compreensão da patogênese viral, bem como na busca por estratégias de controle e/ou prevenção da doença. Nesse sentido, na tentativa de conter a infecção viral, muitas respostas do hospedeiro são elicitadas, dentre elas, a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) que, dentre outras funções, atuam na defesa contra agentes infecciosos. No entanto, quando essas espécies estão em excesso e não são efetivamente neutralizadas pelo sistema de defesa antioxidante, podem ocasionar danos às estruturas celulares, incluindo lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos, num evento conhecido como estresse oxidativo. Para muitas infecções virais, incluindo infecções por flavivírus, estudos têm demonstrado que o estresse oxidativo é fator importante na patogênese viral. Entretanto, o papel do estresse oxidativo na patogênese do ZIKV ainda precisa ser elucidado. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar se a infecção pelo ZIKV está relacionada com o estresse oxidativo e com modulação das vias antioxidantes celulares. Para tal, células neuronais U87-MG e hepáticas HepG2, susceptíveis e permissivas ao ZIKV, foram infectadas e 15 e 24 horas pós-infecção (hpi) foram avaliados a produção de ERO, os níveis dos biomarcadores de estresse oxidativo malondialdéido (MDA) e proteína carbonilada, a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) e a atividade do fator de transcrição (eritróide-2)- fator 2 (Nrf2). A infecção resultou, em ambas as linhagens celulares, num aumento significativo na produção de ERO e nos níveis dos biomarcadores de estresse oxidativo. Ainda, foi observada uma diminuição na atividade das enzimas antioxidantes SOD e CAT e uma diminuição na ativação do fator de transcrição Nrf2. Juntos, esses resultados mostram que a infecção com o ZIKV in vitro resulta em um aumento na produção de ERO, estresse oxidativo e depleção de enzimas antioxidantes via inibição da sinalização de Nrf2. Em seguida, para verificar se a infecção in vivo com o ZIKV também seria capaz de causar estresse oxidativo e alterar as defesas antioxidantes, foram avaliados os mesmos parâmetros em cérebro e fígado de camundongos C57BL/6. Nos animais infectados 8 dias pós-infecção (dpi) foi observado no soro um aumento da atividade das transaminases hepáticas aspartato e alanina aminotransferases (AST/ALT) e no fígado e cérebro foram observados aumento dos biomarcadores de estresse oxidativo e depleção nas enzimas antioxidantes. Assim, nossos resultados mostram que a infecção in vitro e in vivo pelo ZIKV leva a um aumento na produção de ERO, causa uma depleção do sistema de defesa antioxidante, culminando com estresse oxidativo. Embora mais estudos sejam necessários para melhor compreender como e quanto o desbalanço redox contribui para a patogênese do ZIKV, os resultados aqui obtidos chamam atenção para o caráter conspícuo do estresse oxidativo e depleção das enzimas antioxidantes na infecção pelo ZIKV, além de abrir prespectivas para futuras abordagens terapêuticas, especificamente àquelas baseadas em compostos antioxidantes capazes de reverter o dano oxidativo.
metadata.dc.description.abstracten: Zika virus (ZIKV) is an arbovirus that belongs to family Flaviviridae, genus Flavivirus. The first ZIKV epidemic in the American continent was reported in 2015. Fever, rash, arthralgia, myalgia, headache and conjunctivitis are some classic symptoms of the disease caused by this virus. However, the most current epidemics of ZIKV revealed aspects that had not been previously reported, such as microcephaly in babies and Guillian-Barré syndrome in adults. The recent emergence of ZIKV and its association with severe clinical manifestations has increased the need for further studies to elucidate the pathogenesis of the virus. Thus, understanding how the host reacts to viral infections is very important since it can assist in a greater understanding of viral pathogenesis as well as in the search for strategies to control and / or prevent the disease. In this sense, to contain viral infection, many responses from the host are elicited, among them, the production of reactive oxygen species (ROS), which, among other functions, acts in defense against infectious agents. However, when these species are in excess and are not effectively neutralized by the antioxidant defense system, they can cause damage to cellular structures, including lipids, proteins and nucleic acids, in an event known as oxidative stress. For many viral infections, including flavivirus infections, studies have shown that oxidative stress is an important factor in viral pathogenesis. However, the role of oxidative stress in the pathogenesis of ZIKV has yet to be elucidated. Thus, the objective of this study was to assess whether ZIKV infection is related to oxidative stress and modulation in cellular antioxidant pathways. For this, neuronal U87-MG and hepatic HepG2 cells, susceptible and permissive to ZIKV, were infected and 15 and 24 hours post-infection (hpi) were evaluated the production of ROS, the levels of the biomarkers of oxidative stress malondialdehyde (MDA) and carbonyl protein, the activity of the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) and the activity of the transcription factor (erythroid-2) - factor 2 (Nrf2). The infection resulted, in both cell lines, in a significant increase in the production of ROS and in the levels of oxidative stress biomarkers. In addition, a decrease in the activity of the antioxidant enzymes SOD and CAT and a decrease in the activation of the transcription factor Nrf2 was observed. Together, these results show that infection with ZIKV in vitro results in an increase in the production of ROS, oxidative stress and depletion of antioxidant enzymes via inhibition of Nrf2 signaling. Then, to verify whether infection with ZIKV would also be able to cause oxidative stress and alter antioxidant defenses in vivo, the same parameters were evaluated in the brain and liver of C57BL/6 mice. We observed in infected animals, an increase in the activity of liver transaminases in the serum. In the liver and brain an increase in the biomarkers of oxidative stress and depletion in antioxidant enzymes was observed. Thus, our results show that ZIKV infection in vitro and in vivo leads to an increase in ROS production causing a depletion of the antioxidant defense system, culminating in oxidative stress. Although more studies are needed to better understand how and how much the redox imbalance contributes to the pathogenesis of ZIKV, the results obtained here call attention to the conspicuous character of oxidative stress and depletion of antioxidant enzymes in ZIKV infection, in addition opening perspectives for future therapeutic approaches, specifically those based on antioxidant compounds capable of reversing oxidative damage.
Description: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12560
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 27/07/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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