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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2022.tde-03022023-105224
Document
Author
Full name
Jéssica Rodrigues Orlandin
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2022
Supervisor
Committee
Ambrosio, Carlos Eduardo (President)
Gonçalves, Natalia Juliana Nardelli
Nesci, Salvatore
Santucci, Annalisa
Vidane, Atanásio Serafim
Title in English
Oxygen-Ozone therapy for treatment of induced Ischemic Stroke in an in vitro animal model
Keywords in English
Cell ozonation
Hypoxia
Ischemic stroke
Oxidative stress
Abstract in English
Encephalic Vascular Accident, or stroke, is the most common pathology of the central nervous system in humans, being the second leading cause of death and physical and cognitive disabilities in developing countries. It is a vascular disorder, which may present in an ischemic (more common) or hemorrhagic form. Although there is still a lack of studies on the prevalence of strokes in animals, it is believed that the pathology is becoming increasingly common, mainly due to the habits and progressive age of dogs and cats. Ozone is oxidant gas, capable to oxidize double bonds of organic molecules, producing lipoperoxides and aldehydes. Among several other effects of ozone, we can mention the stimulation of the immune and antioxidant system and improvement in tissue vascularization and oxygenation. It has been previously shown that ozone therapy can be effective in neuromodulation, neuroprotection and nerve regeneration. The present study aims to evaluate the effect of ozone therapy treatment after induced cerebral ischemia. The experiment was divided into three stages: in vivo step (pilot study), carried out in Brazil; in vitro step performed with neuroblastoma lineage cells in Italy; and in vitro step performed with amniotic membrane stem cells, carried out in Brazil. The in vivo step, carried out in 5 rats as a pilot study was interrupted due to the high mortality rate and lack of gross results. The first in vitro step, performed with neuroblastoma lineage cells (SH-SY5Y) subjected to 24 hours of hypoxia in an incubator culture chamber and treatment with different concentrations of ozone (2 - 10 µg/mL) indicated a possible neuro regenerative effect of ozone at low concentrations. The same protocol was applied to canine amniotic membrane stem cells, that were evaluated by colorimetric assay spectrophotometry, fluorescence microscopy and flow cytometry. The results corroborated to the first step of the study, where cells treated with low ozone concentration (3 - 8µg/mL) had better metabolic conditions, lower apoptosis level and oxidative stress comparable to those cells that were not subjected to hypoxia. High concentrations of ozone (18-30 µg/mL) promote increased rates of apoptosis and cell death It is worth mentioning that we stipulated an unprecedented protocol that mimics ozone therapy for ischemic stroke, using ozonized culture medium after hypoxia induction. Although more studies are needed to open new venues for translational medicine, it is concluded that ozone has dose-dependent hormetic effect and at low concentrations and was able to reverse the effect of ischemia in vitro.
Title in Portuguese
Oxigênio-ozonioterapia para tratamento de Acidente Vascular Encefálico isquêmico induzido em modelo in vitro animal
Keywords in Portuguese
Estresse oxidativo
Hipóxia
Isquemia cerebral
Ozonização celular
Abstract in Portuguese
O Acidente Vascular Encefálico, ou AVE, é a patologia mais comum do sistema nervoso central em humanos, sendo a segunda causa de morte e incapacidades físicas e cognitivas nos países em desenvolvimento. É um distúrbio vascular, que pode se apresentar de forma isquêmica (mais comum) ou hemorrágica. Embora ainda haja carência de estudos sobre a prevalência de acidentes vasculares cerebrais em animais, acredita-se que a patologia esteja se tornando cada vez mais comum, principalmente devido aos hábitos e idade progressiva de cães e gatos. O ozônio é um gás oxidante, capaz de oxidar ligações duplas de moléculas orgânicas, produzindo lipoperóxidos e aldeídos. Entre vários outros efeitos do ozônio, podemos citar a estimulação do sistema imunológico e antioxidante e a melhora na vascularização e oxigenação dos tecidos. Foi demonstrado anteriormente que a terapia com ozônio pode ser eficaz na neuromodulação, neuroproteção e regeneração nervosa. O presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito do tratamento com ozônio após isquemia cerebral induzida. O experimento foi dividido em três etapas: etapa in vivo (estudo piloto), realizada no Brasil; etapa in vitro realizada com células da linhagem de neuroblastoma na Itália; e etapa in vitro realizada com células-tronco de membrana amniótica, realizada no Brasil. A etapa in vivo, realizada em 5 ratos como estudo piloto, foi interrompida devido à alta taxa de mortalidade e falta de resultados brutos. A primeira etapa in vitro, realizada com células da linhagem de neuroblastoma (SH-SY5Y) submetidas a 24 horas de hipóxia em câmara de cultura incubadora e tratamento com diferentes concentrações de ozônio (2 - 10 µg/mL) indicou um possível efeito neurorregenerativo do ozônio em baixas concentrações. O mesmo protocolo foi aplicado para células-tronco de membrana amniótica canina, que foram avaliadas por espectrofotometria de ensaio colorimétrico, microscopia de fluorescência e citometria de fluxo. Os resultados corroboraram com a primeira etapa do estudo, onde células tratadas com baixa concentração de ozônio (3 - 8 µg/mL) apresentaram melhores condições metabólicas, menor nível de apoptose e estresse oxidativo comparável às células que não foram submetidas à hipóxia. Altas concentrações de ozônio (18 -30 µg/mL) promovem aumento nas taxas de apoptose e morte celular. Vale destacar que estipulamos um protocolo inédito que mimetiza a ozonioterapia para AVC isquêmico, utilizando meio de cultivo ozonizado após a indução da hipóxia. Embora sejam necessários mais estudos para abrir novos caminhos para a medicina translacional, conclui-se que o ozônio tem efeito hormético dose-dependente e em baixas concentrações e foi capaz de reverter o efeito da isquemia in vitro.
 
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Publishing Date
2023-02-03
 
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