Methodological approaches to planar and volumetric scintigraphic imaging of small volume targets with high spatial resolution and sensitivity

Single-photon emission computed tomography (SPECT) is a non-invasive imaging technique, which provides information reporting the functional states of tissues. SPECT imaging has been used as a diagnostic tool in several human disorders and can be used in animal models of diseases for physiopathological, genomic and drug discovery studies. However, most of the experimental models used in research involve rodents, which are at least one order of magnitude smaller in linear dimensions than man. Consequently, images of targets obtained with conventional gamma-cameras and collimators have poor spatial resolution and statistical quality. We review the methodological approaches developed in recent years in order to obtain images of small targets with good spatial resolution and sensitivity. Multipinhole, coded mask- and slit-based collimators are presented as alternative approaches to improve image quality. In combination with appropriate decoding algorithms, these collimators permit a significant reduction of the time needed to register the projections used to make 3-D representations of the volumetric distribution of target’s radiotracers. Simultaneously, they can be used to minimize artifacts and blurring arising when single pinhole collimators are used. Representation images are presented, which illustrate the use of these collimators. We also comment on the use of coded masks to attain tomographic resolution with a single projection, as discussed by some investigators since their introduction to obtain near-field images. We conclude this review by showing that the use of appropriate hardware and software tools adapted to conventional gamma-cameras can be of great help in obtaining relevant functional information in experiments using small animals.

Longitudinal evaluation of hepatic osteodystrophy in children and adolescents with chronic cholestatic liver disease

Bone mass loss is a major complication of chronic cholestatic liver disease (CCD). However, the long-term impact of CCD on bone mass acquisition is unknown. We longitudinally assessed bone mineral density (BMD) and factors involved in bone remodeling in 9 children and adolescents with CCD Child-Pugh A (5 boys/4 girls) and in 13 controls (6 boys/7 girls). The groups were evaluated twice, at baseline (T0) and after 3 years (T1), when osteocalcin, deoxypyridinoline, 25-hydroxyvitamin-D, parathyroid hormone, insulin-like growth factor-I (IGF-I), and BMD (L1-L4, proximal femur and total body) were determined. Serum levels of receptor activator for nuclear factor kB ligand (RANKL) and osteoprotegerin were measured only at T1. Lumbar spine BMD was reanalyzed twice: after adjustment for bone age and to compensate for the height factor. Volumetric density was also estimated mathematically in L2-L4. The BMD of L1-L4 was lower in the CCD group (Z-score at T0: control = -1.2 ± 0.8 vs CCD = -2.2 ± 1.4, P < 0.05; T1: control = -0.7 ± 0.8 vs CCD = -2.1 ± 1.1, P < 0.05). Osteocalcin and deoxypyridinoline were similar for the two groups. The CCD group presented lower IGF-I (Z-score at T1: control = 1.4 ± 2.8 vs CCD = -1.5 ± 1.0, P < 0.05) and RANKL (control = 0.465 ± 0.275 vs CCD = 0.195 ± 0.250 pM, P < 0.05) than control. Children with compensated CCD Child-Pugh A showed early impairment of bone acquisition, with the impact being more severe in an initial phase and then tapering in a slowly progressive way. Reduction in endocrine IGF-I has a crucial role in this process.

Performance assessment of the single photon emission microscope: high spatial resolution SPECT imaging of small animal organs

The single photon emission microscope (SPEM) is an instrument developed to obtain high spatial resolution single photon emission computed tomography (SPECT) images of small structures inside the mouse brain. SPEM consists of two independent imaging devices, which combine a multipinhole collimator, a high-resolution, thallium-doped cesium iodide [CsI(Tl)] columnar scintillator, a demagnifying/intensifier tube, and an electron-multiplying charge-coupling device (CCD). Collimators have 300- and 450-µm diameter pinholes on tungsten slabs, in hexagonal arrays of 19 and 7 holes. Projection data are acquired in a photon-counting strategy, where CCD frames are stored at 50 frames per second, with a radius of rotation of 35 mm and magnification factor of one. The image reconstruction software tool is based on the maximum likelihood algorithm. Our aim was to evaluate the spatial resolution and sensitivity attainable with the seven-pinhole imaging device, together with the linearity for quantification on the tomographic images, and to test the instrument in obtaining tomographic images of different mouse organs. A spatial resolution better than 500 µm and a sensitivity of 21.6 counts·s-1·MBq-1 were reached, as well as a correlation coefficient between activity and intensity better than 0.99, when imaging 99mTc sources. Images of the thyroid, heart, lungs, and bones of mice were registered using 99mTc-labeled radiopharmaceuticals in times appropriate for routine preclinical experimentation of <1 h per projection data set. Detailed experimental protocols and images of the aforementioned organs are shown. We plan to extend the instrument's field of view to fix larger animals and to combine data from both detectors to reduce the acquisition time or applied activity.

Utility of a novel risk score for prediction of ventricular tachycardia and cardiac death in chronic Chagas disease - the SEARCH-RIO study

The SEARCH-RIO study prospectively investigated electrocardiogram (ECG)-derived variables in chronic Chagas disease (CCD) as predictors of cardiac death and new onset ventricular tachycardia (VT). Cardiac arrhythmia is a major cause of death in CCD, and electrical markers may play a significant role in risk stratification. One hundred clinically stable outpatients with CCD were enrolled in this study. They initially underwent a 12-lead resting ECG, signal-averaged ECG, and 24-h ambulatory ECG. Abnormal Q-waves, filtered QRS duration, intraventricular electrical transients (IVET), 24-h standard deviation of normal RR intervals (SDNN), and VT were assessed. Echocardiograms assessed left ventricular ejection fraction. Predictors of cardiac death and new onset VT were identified in a Cox proportional hazard model. During a mean follow-up of 95.3 months, 36 patients had adverse events: 22 new onset VT (mean±SD, 18.4±4‰/year) and 20 deaths (26.4±1.8‰/year). In multivariate analysis, only Q-wave (hazard ratio, HR=6.7; P<0.001), VT (HR=5.3; P<0.001), SDNN<100 ms (HR=4.0; P=0.006), and IVET+ (HR=3.0; P=0.04) were independent predictors of the composite endpoint of cardiac death and new onset VT. A prognostic score was developed by weighting points proportional to beta coefficients and summing-up: Q-wave=2; VT=2; SDNN<100 ms=1; IVET+=1. Receiver operating characteristic curve analysis optimized the cutoff value at >1. In 10,000 bootstraps, the C-statistic of this novel score was non-inferior to a previously validated (Rassi) score (0.89±0.03 and 0.80±0.05, respectively; test for non-inferiority: P<0.001). In CCD, surface ECG-derived variables are predictors of cardiac death and new onset VT.

Avaliação da eficiência de dois kits comerciais para detecção de aflatoxina B1 em amostras de milho, ração e amendoim e seus produtos

Foi avaliada a eficiência de dois kits ELISA disponíveis no mercado para detecção de aflatoxina B1, que permitem a triagem de milho contaminado com aflatoxina B1 aos níveis de 5 e 20 ppb. Eles foram comparados ao método de Soares & Rodriguez-Amaya que utiliza cromatografia em camada delgada (CCD) e tem como limite de quantificação 4,0μg/kg (ppb). Foram analisadas 53 amostras incluindo milho, ração para peixe e amendoim e produtos. Os resultados mostraram boa concordância entre as duas técnicas quanto à detecção de aflatoxina B1. O método ELISA mostrou-se mais rápido, menos trabalhoso, utilizando menos solventes orgânicos, porém apresentou resultados presuntivos positivos, tornando necessária a sua confirmação.

NOVAS APLICAÇÕES DE SISTEMAS SFE "HOME MADE".: I. PLANTAS MEDICINAIS BRASILEIRAS

Neste trabalho, apresenta-se uma visão geral da evolução do uso da SFE (extração com fluido supercrítico) na análise de plantas medicinais brasileiras dentro das pesquisas desenvolvidas pelo Laboratório de Cromatografia do IQSC-USP. Utilizou-se como fluido extrator o CO2, puro ou modificado com solventes de polaridade baixa a alta (pentano, solventes halogenados, álcoois, água), para a extração seletiva de princípios ativos de Maytenus aquifolium ("espinheira santa") e Mikania glomerata ("guaco"), respectivamente contendo triterpenos e cumarina. Os extratos obtidos por SFE foram analisados por CGAR (cromatografia gasosa de alta resolução), CLAE-DAD (cromatografia líquida de alta eficiência com detector" photodiodearray") ou CCD (cromatografia de camada delgada). A SFE forneceu resultados similares ou melhores do que os obtidos com métodos convencionais de extração (Soxhlet, maceração, etc), indicando o potencial uso da SFE para análise e/ou produção de preparações contendo estas plantas medicinais.

Comparação das técnicas de cromatografia em camada delgada e ELISA na quantificação de aflatoxinas em amostras de milho

A comparação das técnicas de Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e cromatografia em camada delgada (CCD) por quantificação visual e densitométrica foi utilizada na determinação de aflatoxina total, em amostras de milho naturalmente contaminadas. Os teores de aflatoxina total encontrados pelas técnicas de CCD e ELISA, apresentaram maior freqüência na faixa de 0-30 mig/kg e acima de 300 mig/kg. Os resultados das amostras apresentaram coeficiente de variação concentrados abaixo de 20, 30 e 40% para a técnica de ELISA e CCD com quantificação densitométrica e visual, respectivamente. Os coeficientes de correlação foram altamente significativos para as relações entre as quantificações visual e densitométrica (r = 0,9219; t = 26,36; p < 0,001), ELISA e visual (r = 0,8277; t = 17,58; p < 0,001), ELISA e densitometria (r = 0,7373; t = 13,01; p < 0,001), na determinação de aflatoxina total em todas as amostras de milho pesquisadas, confirmando haver equivalência das técnicas estudadas.

Arroz comercializado na região sul do Brasil: aspectos micotoxicológicos e microscópicos

Foi realizado um levantamento de características micotoxicológicas e microscópicas em arroz destinado ao consumo humano, comercializado nas cidades de Pelotas e Rio Grande, RS. As amostras, arroz integral [16], arroz parboilizado [16] e arroz branco polido [24] foram coletadas em supermercados, no período de maio a setembro de 2000. A avaliação de ocorrência de aflatoxinas B1, B2, G1, G2, ocratoxina A, zearalenona, desoxinivalenol e toxina T-2 foi realizada pela técnica de cromatografia de camada delgada (ccd). As duas últimas toxinas foram avaliadas também pela técnica de cromatografia gasosa (cg). A micoflora foi determinada através de plaqueamento em superfície em Ágar Batata Dextrose Acidificado, com incubação a 25ºC por 5 dias. As colônias mais freqüentes foram identificadas através da técnica de microcultivo. Dentre as amostras analisadas, duas apresentaram contaminação por ocratoxina A (104 e 128mig.Kg-1), três por zearalenona (559, 1117 e 1955mig.Kg-1), sendo uma co-contaminação com a primeira. Uma das amostras estava contaminada com desoxinivalenol (266 e 300mig.Kg-1), este quantificado por CCD e CG. Quanto à enumeração de bolores e leveduras, os resultados mostraram que 3,6% das amostras apresentaram valores superiores a 10 4 UFC.g -1 e 11% valores próximos deste. Sujidades microscópicas, acima dos limites da legislação (0,25%), foi detectada em uma amostra de arroz integral.

Validação intralaboratorial de método para determinação de aflatoxina M1 em leite por cromatografia em camada delgada

Um método para determinação de aflatoxina M1 em leite empregando cromatografia em camada delgada foi otimizado e validado por procedimentos intralaboratoriais. Foram realizados testes para otimização das etapas de extração, purificação, detecção e quantificação por análise visual e densitométrica. Para validação do método foram realizados ensaios de recuperação com soluções padrões e amostras artificialmente contaminadas em níveis entre 0,027µg/L e 0,970µg/L. Foram avaliados linearidade, especificidade, exatidão, precisão, limites de detecção e quantificação. Os valores de porcentagem de recuperação na faixa de quantificação do método variaram de 84,2% a 99,0% na análise visual e de 85,2% a 105,2% na análise densitométrica, com coeficientes de variação de 2,3% a 9,8% e de 3,6% a 13,9%, respectivamente. O limite de detecção foi de 0,036µg/L e o de quantificação de 0,045µg/L, contemplando os níveis de tolerância estabelecidos na legislação nacional e internacional para aflatoxina M1 em leite.

Aflatoxinas em produtos à base de milho comercializados no Brasil e riscos para a saúde humana

As aflatoxinas são metabólitos secundários tóxicos, produzidos por fungos do gênero Aspergillus. As técnicas de ensaio imunoenzimático (ELISA) e cromatografia em camada delgada (CCD) foram utilizadas na determinação de aflatoxina total, em produtos alimentícios à base de milho comercializados em Maringá e Marialva, Paraná, Brasil, entre abril de 2003 e março de 2004. Foram analisadas 123 amostras, das quais sete apresentaram-se positivas na CCD e 16 no ELISA. O valor médio de aflatoxina total encontrado nas amostras utilizando-se a CCD foi 0,62 µg/kg, enquanto que pela técnica ELISA foi encontrado o valor de 0,78 µg/kg. Os resultados apresentaram diferenças significativas entre ELISA e CCD (T=12, p=0,0469). Os dados demonstraram baixa ocorrência de aflatoxinas nos produtos à base de milho analisados. Entretanto, a Ingestão Diária Provável Média (IDP M) de AFB1 foi acima da Ingestão Diária Tolerável (IDT), indicando um risco de hepatocarcinogenicidade na população brasileira da Região Sul do Brasil, devido ao consumo de produtos à base de milho. O método ELISA mostrou-se simples, rápido e com menor uso de solventes orgânicos, porém apresentou resultados presuntivos positivos e negativos, tornando necessária a confirmação da identidade das micotoxinas pesquisadas por CCD.

Avaliação do potencial antioxidante e extração subcrítica do óleo de linhaça

As sementes de linhaça são ricas em ácidos graxos essenciais, fibras e compostos fenólicos, que exercem atividade antioxidante. O presente trabalho propôs a obtenção do óleo de linhaça a partir de diferentes métodos de extração (solvente orgânico e com CO2 subcrítico), a observação da presença de compostos com potencial antioxidante nas sementes, utilizando a Cromatografia em Camada Delgada (CCD) e ainda, a avaliação da efetividade através da co-oxidação de substratos do sistema β-caroteno/ácido linoléico. Para a CCD, foram utilizados os reveladores β-caroteno/ácido linoléico e cloreto férrico/ferricianeto de potássio. Para a atividade antioxidante foram feitas medidas espectrofotométricas de soluções contendo o sistema oxidante β-caroteno/ácido linoléico, com leituras a cada 15 minutos/2 horas. Em todos os extratos evidenciou-se a presença de compostos fenólicos antioxidantes, contudo, o extrato aquoso apresentou melhor atividade antioxidante nos volumes de 100 e 200 µL. O processo que apresentou maior rendimento foi a extração com Solvente Orgânico (SO), com o éter etílico como solvente (25,89%).