Avaliação dos efeitos vasculares e renais induzidos pelo Diquat in vivo: potencial efeito vasculo protetor de nanopartículas de ouro

dc.creatorThiago de Paula Silva
dc.date.accessioned2025-12-11T15:51:24Z
dc.date.issued2025-07-23
dc.description.abstractPesticides, widely used in agriculture, have significant toxic potential, impacting various biological and ecological systems. Among them, Diquat, a bipyridyl herbicide, stands out for its ability to induce oxidative stress, promoting the generation of reactive oxygen species (ROS) and damage to multiple organs, such as the kidneys and vascular system. However, the precise mechanisms of its toxicity, especially in in vivo models, remain poorly characterized. This study aimed to investigate the effects of Diquat on vascular reactivity and renal function parameters in mice, as well as to evaluate the protective potential of gold nanoparticles (GNPs) against vascular oxidative stress. C57BL/6J mice were treated with 20 mg/kg diquat and monitored for up to 5 days in a metabolic cage. For some experiments, the animals were also treated with different doses of GNP (0.19, 0.39, 1.97, or 3.94 mg/kg). After the established times, the animals were euthanized, and blood, urine, kidneys, and aorta were collected. Renal function was analyzed by analyzing urinary volume and flow, creatinine, urea, total protein, and γ-GT. Creatinine and urea concentrations, as well as total and differential leukocyte counts, were analyzed in the blood. Vascular function was assessed in the aorta using an isolated organ bath system. Relaxant and contractile responses were evaluated in the aortas of animals treated or not with different doses of GNP. The production of reactive oxygen species (ROS) and NO in the aortic segments was also evaluated by fluorescence microscopy. Treatment with diquat led to oliguric acute renal failure, evidenced by reduced urinary flow, increased creatinine and plasma urea nitrogen (BUN), and a decrease in glomerular filtration rate (GFR). The presence of disproportionate proteinuria, changes in the urinary marker UP/Cr, and an initial elevation of γ-GT reinforce the glomerular and tubular involvement, corroborated by histological data that showed tubular necrosis, interstitial edema, and glomerular injury with a high histopathological score. A systemic inflammatory profile with leukopenia and changes in circulating leukocyte cell populations, such as a reduction in polymorphonuclear cells and an increase in monocytes, were also observed after exposure to diquat. In the vascular context, the animals presented endothelial dysfunction dependent on the exposure time (reduced relaxation after 3 days and increased relaxation after 5 days). Contractile dysfunction marked by hyporesponsiveness to phenylephrine was also observed at all time points evaluated. These findings are associated with a significant elevation of reactive oxygen species (ROS) and compensatory nitric oxide (NO) production after 3 and 24 h of exposure. Treatment of the animals with 0.19 mg/kg GNP partially restored the phenylephrine-induced contraction pattern, reduced ROS levels, but did not reverse the diquat-induced increase in NO. It is concluded that diquat induces a systemic toxic syndrome characterized by acute renal failure and vascular dysfunction associated with oxidative stress. GNPs were able to partially reverse contractile hyporesponsiveness, likely related to their antioxidant effect, which reduces ROS levels.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1159
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectFisiologia
dc.subjectDiquat
dc.subjectEstresse Oxidativo
dc.subjectNanopartículas Metálicas
dc.subjectÓxido Nítrico Sintase
dc.subjectInsuficiência Renal
dc.subject.otherDiquat
dc.subject.otherEstresse Oxidativo Vascular
dc.subject.otherNanopartículas de Ouro
dc.subject.otherDisfunção Endotelial
dc.subject.otherÓxido Nítrico Sintase
dc.subject.otherinsuficiência renal aguda
dc.titleAvaliação dos efeitos vasculares e renais induzidos pelo Diquat in vivo: potencial efeito vasculo protetor de nanopartículas de ouro
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Luciano dos Santos Aggum Capettini
local.contributor.advisor1Latteslattes.cnpq.br/1516467412266876
local.contributor.referee1Diogo de Barros Peruchetti
local.contributor.referee1Maria da Glória Rodrigues Machado
local.contributor.referee1Luciano dos Santos Aggum Capettini
local.creator.Latteslattes.cnpq.br/1982009569063428
local.description.resumoOs pesticidas, amplamente utilizados na agricultura, apresentam potencial tóxico significativo, impactando diversos sistemas biológicos e ecológicos. Entre eles, o Diquat, um herbicida bipiridílico, destaca-se pela capacidade de induzir estresse oxidativo, promovendo a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e danos em múltiplos órgãos, como rins e sistema vascular. No entanto, os mecanismos precisos de sua toxicidade, especialmente em modelos in vivo, permanecem pouco caracterizados. Este estudo teve como objetivo investigar os efeitos do Diquat sobre a reatividade vascular e parâmetros de função renal em camundongos, bem como avaliar o potencial protetor das nanopartículas de ouro (GNPs) frente ao estresse oxidativo vascular. Animais C57BL/6J foram tratados com 20 mg/kg de diquat e foram monitorados por até 5 dias em gaiola metabólica. Para alguns experimentos, os animais também foram tratados com diferentes doses de GNP (0.19; 0.39; 1.97 ou 3.94 mg/kg). Após os tempos estabelecidos os animais foram eutanasiados e sangue, urina, rins e aorta foram coletados. Para análise de função renal foram analisados o volume e fluxo urinário, creatinina, ureia, proteínas totais e g-GT. Foram analisados no sangue as concentrações de creatinina e ureia, além do número total e diferencial de leucócitos. A função vascular foi avaliada em aorta por sistema de banho de órgãos isolados. Foram avaliadas as respostas relaxantes e contrateis, nas aortas de animais tratados ou não com diferentes doses de GNP. Nos segmentos de aorta também foram avaliados a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e NO por microscopia de fluorescência. O tratamento com o diquat levou a um quadro de insuficiência renal aguda de padrão oligúrico, evidenciado por redução do fluxo urinário, aumento de creatinina e da ureia plasmática e queda na taxa de filtração glomerular (TFG). A presença de proteinúria desproporcional, alterações no marcador urinário UP/Cr e elevação inicial de γ-GT reforçam o comprometimento glomerular e tubular, corroborado por dados histológicos que evidenciaram necrose tubular, edema intersticial e lesão glomerular com escore histopatológico elevado. Foi observado ainda um perfil de inflamação sistêmica com leucopenia e alterações nas populações celulares circulantes de leucócitos como redução de polimorfonucleares e aumento de monócitos após exposição ao Diquat. No contexto vascular, os animais apresentaram disfunção endotelial dependente do tempo de exposicao (reducao do relaxamento após 3 dias e potencialização do relaxamento após 5 dias). Houve ainda disfunção contrátil marcada por hiporresponsividade à fenilefrina em todos os tempos avaliados. Esses achados estão associados à elevação significativa de espécies reativas de oxigênio (ROS) e produção compensatória de óxido nítrico (NO) após 3 e 24h de exposição. O tratamento dos animais com 0.19 mg/kg de GNP restaurou parcialmente o padrão de contração induzida por fenilefrina, reduziu os níveis de ROS mas não reverteu o aumento de NO induzidos pelo diquat. Conclui-se que o Diquat induz uma síndrome tóxica sistêmica, caracterizada por insuficiência renal aguda e disfunção vascular associada ao estresse oxidativo. As GNP foram capazes de reverter parcialmente a hiporresponsividade contrátil provavelmente relacionado a seu efeito antioxidante com redução dos níveis de ROS.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
local.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::FISIOLOGIA

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