Distribuição de massa molecular de ácidos húmicos e promoção do crescimento radicular

Os ácidos húmicos (AH) estimulam diretamente vários processos fisiológicos que promovem o crescimento vegetal, especialmente do sistema radicular. O conhecimento da natureza química e do papel de AH na expressão de efeitos biofertilizantes e bioestimulantes é fundamental para o desenvolvimento de insumos biológicos à base de ácidos húmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível relação entre a distribuição de massa molecular aparente de AH isolados de vermicomposto e a magnitude de resposta na promoção do crescimento radicular. Para isso, foram obtidas subfrações (SF) dos AH por meio de cromatografia preparativa por exclusão de tamanho em gel de Sephadex G-50 (CGE). O processo preparativo foi validado pelo uso da cromatografia líquida de alta performance por exclusão de tamanho (HPSEC). As cinco frações obtidas foram testadas em diferentes concentrações (0; 0,0001; 0,001; 0,003; 0,005; e 0,01 mol L-1 de C) quanto à sua capacidade de estimular o crescimento radicular de plantas de Arabidopsis thaliana (ecótipo col. 4). Para plantas de milho (Zea mays hyb. UENF 506-6) foi utilizada a dose de 0,002 mol L-1 de C. O modelo quadrático descreveu a indução do crescimento radicular de Arabidopsis e a dose de AH, sendo 0,00511 mol L-1 de C o ponto de inflexão médio. Na concentração ótima, foi observada correlação inversa e significativa entre distribuição de massa molecular e indução do número de raízes laterais em Arabidopsis. No entanto, outros atributos, como área e comprimento radicular, não sofreram influência da massa molecular aparente. Em plântulas de milho, foi observado aumento no número de sítios de mitose e raízes laterais tanto no tratamento com AH como com suas subfrações. A atividade da H+-ATPase de membrana plasmática foi significativamente alterada pelo AH, porém não ocorreu o mesmo com todas as subfrações. A atividade de estimulação do crescimento radicular parece estar mais relacionada com a estrutura química das substâncias húmicas do que com a distribuição de massa molecular dos agregados húmicos.

Bioatividade de ácidos húmicos: efeitos sobre o desenvolvimento radicular e sobre a bomba de prótons da membrana plasmática

A bioatividade de ácidos húmicos (AH) isolados de lodo da estação de tratamento de esgoto (AHL) e de vermicomposto (AHV) foi avaliada pela ação dessas substâncias sobre o transporte de prótons através da membrana plasmática de células de raízes de café e milho e sua relação com o desenvolvimento dessas espécies. Houve estímulo da área superficial radicular em ambas as espécies cultivadas com ambos AH, mostrando uma concentração ótima em torno de 40 mg L-1. Nessa condição, os tratamentos com AHL e AHV estimularam a H+-ATPase de membrana plasmática em plântulas de café e milho. Os AHL foram mais efetivos na promoção desses efeitos do que os AHV. A modificação do perfil cromatográfico dos AH em solução antes e após o cultivo das plântulas revelou que a interação planta-AH promoveu uma redistribuição das massas moleculares dessas substâncias, sugerindo uma dinâmica de mobilização de subunidades funcionais dos AH por exsudatos das raízes. A análise estrutural dos AH detectou a presença de grupamentos de auxina. A análise comparativa da ação desses dois AH sobre as espécies representantes de plantas monocotiledôneas (milho) e dicotiledôneas (café) apontam para a ativação da H+-ATPase de plasmalema como possível marcador metabólico de bioatividade dos ácidos húmicos.

Chemical nature of soil humified fractions and their bioactivity

The aim of this work was to evaluate the humus composition from an Ultisol from Campos dos Goytacazes, RJ, Brazil. Soil samples of four depths (0-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m) and its chemical nature were analysed by elemental composition, E4/E6 ratios and Fourier transformed infrared spectroscopy. The bioactivity of these humified substances was evaluated through their action on maize root growth and H+-ATPase activity of roots microsomes. In topsoil, the content of high condensed alkaline soluble humic substances is greater than that found in the subsuperficial layers. The chemical nature of humic and fulvic acids also varied with the soil depth. The humic acids isolated from the soil samples exhibited higher bioactivity compared with the fulvic acids. Moreover, the results suggest that more condensed humic substances can promote highest stimulation of the microsomal H+-ATPases from maize roots. These data reinforce the concept that the activity of the H+ pumps can be used as a biochemical marker for evaluation of humic substances bioactivity.

A cascata dos fosfoinositídeos

Inositol is a polyalcohol required for the proper formation of cell membranes. In the body, its plays an important role in the transmission of nerve impulses, its also helps in the transporting of fats within the body. In mammals, inositol exists as phosphorylated derivatives, various phosphoinositides, and in its free form. Agonist stimulated hydrolysis of phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate [PI(4,5)P2] is the first step in the transmembrane signalling mechanism when cells respond to external stimuli. Under control of activated phospholipase C (PLC) via G-protein, two second messengers D-myo-inositol 1,4,5-triphosphate [Ins(1,4,5)P3] and diacylglycerol are released into the cell. From Ins(1,4,5)P3, enzymatic process under phosphatases or kinases control affords subsequent inositol phosphate metabolites. During the last decade the synthesis of modified inositol phosphate derivatives has been strongly investigated. This paper reviews principal aspects about synthesis and biological functions of these biomolecules.

Transdermal formulations containing human sexual steroids: development and validation of methods and in vitro drug release

In vitro release of bioidentical hormones in four different liposomal transdermal emulsions (containing testosterone, progesterone, estradiol, or estradiol and estriol) was assessed. For this purpose, novel high-performance liquid chromatography methods were developed and validated in an eco-friendly manner and used to determine the in vitro release of such products. The methods were suitable for our intended goal, and the emulsions employed were found to be effective as transporting candidates for the efficient release of hormones in the transdermal delivery of human sexual steroids.

Análise do perfil de expressão dos genes da cana-de-açúcar envolvidos na interação com Leifsonia xyli subsp: xyli

Utilizando a técnica de macroarranjos de cDNA em membranas de náilon, analisou-se o perfil de expressão de 3.575 ESTs ("Expressed Sequence Tags") de cana-de-açúcar, oriundas do projeto SUCEST, em duas variedades, uma tolerante (SP80-0185) e outra suscetível (SP70-3370) ao Raquitismo da Soqueira. Foram analisadas amostras foliares de plantas inoculadas com Leifsonia xyli subsp. xyli., agente etiológico do Raquitismo, contrastadas com plantas não inoculadas (controle), para cada variedade, marcadas com sondas de cDNA e hibridizadas contra os macroarranjos. Após as hibridizações e análises estatísticas dos dados foi possível identificar 49 ESTs com expressão alterada, sendo 44 na variedade tolerante (41 ESTs induzidos e 3 reprimidos) e 5 na variedade suscetível (2 ESTs induzidos e 3 reprimidos). Os resultados obtidos sugerem que a tolerância da variedade SP80-0185 de cana-de-açúcar à bactéria fitopatogênica pode estar relacionada com a percepção de sinais extracelulares, visto que ESTs relacionados a vias de transdução de sinais apresentaram expressão gênica induzida na variedade tolerante, os quais codificam para uma EST com similaridade à H+-ATPase da membrana plasmática, fatores de transcrição G-box, OsNAC6, "DNA binding", família MYB e "Zinc Finger" e ainda uma EST com similaridade ao fator de ligação ao G-Box, o qual corresponde a uma seqüência de DNA cis presente em vários promotores de plantas e requerido para o reconhecimento de muitos estímulos ambientais. Na variedade suscetível foi reprimido uma EST com similaridade à lipase. Esta enzima, também de membrana, faz parte da síntese do jasmonato, o qual ativa as defesas vegetais contra patógenos de plantas. Possíveis funções para os genes induzidos ou reprimidos nas cultivares de cana tolerante ou resistente ao Raquitismo são discutidas neste trabalho.

Aspectos morfológicos de biópsias musculares em equinos com miopatia sob forma de surto

As miopatias em equinos são classificadas de acordo com aspectos clínicos, morfológicos e moleculares, em três grandes grupos: não associadas ao exercício, associadas ao exercício e devido alteração da condução elétrica do sarcolema. Apesar dos avanços no diagnóstico, a literatura ainda relata surtos de miopatia em equinos sem etiologia esclarecida em diversos países. O objetivo desse estudo foi descrever as alterações histológicas e histoquímicas de biópsias musculares de equinos acometidos por miopatia. Sete equinos da raça Quarto de Milha, com 18-24 meses de idade, apresentaram sinais clínicos de miopatia. Dentre esses animais, cinco apresentaram sinais subagudos leves a moderados e dois apresentaram sinais hiperagudos severos e decúbito lateral. Foram realizadas biópsias musculares utilizando a técnica percutânea, por agulha tipo Bergström, no músculo glúteo médio em todos os animais acometidos. As amostras foram processadas por meio de técnicas histológicas (HE, Tricrômio de Gomori modificado) e histoquímicas (PAS, NADH, ATPase). Nos quadros clínicos mais leves, a principal alteração encontrada foi a presença de fibras vermelhas rajadas do tipo I e IIA, que estão associadas às alterações do metabolismo oxidativo e das funções mitocondriais, como ocorrem nas miopatias mitocondriais. Também foram observadas fibras atróficas do tipo I e IIA, além da presença de agregados subsarcolemais. Nos quadros mais severos o tecido muscular apresentou infiltrado inflamatório, aumento de colágeno, fagocitose, necrose, calcificação e regeneração muscular. Diante dos achados morfológicos, da resposta à terapia com vitamina E e Se e da baixa mortalidade quando comparado aos relatos de miopatia atípica, conclui-se que esse surto foi desencadeado por lesões mitocondriais, caracterizadas pelas fibras musculares vermelhas rajadas, possivelmente devido uma quebra da homeostase de vitamina E e Se, sendo compatível com o diagnóstico de miopatia nutricional.

Sistemas primários de transporte de prótons integram os mecanismos de desintoxicação do mesotrione em plantas de milho

O mesotrione é um dos mais efetivos herbicidas desenvolvidos para o controle de uma ampla gama de plantas daninhas que infestam campos de milho (Zea mays). Todavia, as bases bioquímicas e moleculares da tolerância das plantas de milho a esse herbicida ainda não foram estabelecidas. Para compreender os mecanismos de desintoxicação do mesotrione em plantas de milho, foram analisadas as atividades dos principais sistemas primários de transporte de prótons (íons H+) das membranas plasmática e vacuolar (H+-ATPases do tipo P e V e H+-PPases) de células de diferentes tecidos de plantas tratadas após aplicação do herbicida em pós-emergência. Para isso, foram realizados procedimentos de fracionamento celular, de tecidos radiculares, foliares e do caule, por centrifugação diferencial e purificação de vesículas membranares em gradiente de densidade de sacarose. Os ensaios enzimáticos das atividades hidrolíticas das três bombas de H+ foram realizados aplicando-se um método colorimétrico para medir o fosfato liberado das hidrólises dos substratos: adenosina-5'-trifosfato (ATP) e pirofosfato (PPi). Parâmetros fotossintéticos foram analisados como marcadores fisiológicos dos diferentes estádios da desintoxicação das plantas. Essa análise demonstrou que o tratamento com mesotrione promoveu uma redução na taxa fotossintética e na relação Fv/Fm no terceiro dia após aplicação (DAA), mas não afetou significativamente a fotossíntese a partir do quinto DAA. Nos três tecidos analisados, raiz, folha e caule, aos 3 DAA, foi observado forte estímulo da atividade da H+-PPase vacuolar, a qual variou de cerca de 100 a 600%. Essa forte ativação foi reduzida significativamente aos 7 DAA, mas permaneceu pelo menos duas vezes maior com relação ao controle. Por sua vez, as H+-ATPases das membranas plasmática e vacuolar foram bem menos moduladas pelo tratamento com o herbicida, apresentando estimulações e inibições que não variaram mais do que 20 a 60% das atividades obtidas em vesículas de membranas oriundas de plantas não tratadas (controle). Os resultados demonstraram que o mesotrione promove uma ativação diferencial dos principais sistemas primários de transporte de H+, indicando que essas bombas iônicas são enzimas transportadoras essenciais aos mecanismos relacionados com o processo de desintoxicação das plantas de milho, possivelmente ao energizar a compartimentalização das moléculas do herbicida mesotrione no vacúolo ou a exceção celular através das membranas plasmáticas.

Interactions of ANP and ANG II in tubular nephron acidification

(ANP, 1 µM) on the kinetics of bicarbonate reabsorption in the rat middle proximal tubule, we performed in vivo experiments using a stopped-flow microperfusion technique with the determination of lumen pH by Sb microelectrodes. These studies confirmed that ANG II added to the luminal or peritubular capillary perfusion fluid stimulates proximal bicarbonate reabsorption and showed that ANP alone does not affect this process, but impairs the stimulation caused by ANG II. We also studied the effects and the interaction of these hormones in cortical distal nephron acidification. Bicarbonate reabsorption was evaluated by the acidification kinetic technique in early (ED) and late (LD) distal tubules in rats during in vivo stopped-flow microperfusion experiments. The intratubular pH was measured with a double-barreled microelectrode with H+-sensitive resin. The results indicate that ANG II acted by stimulating Na+/H+ exchange in ED (81%) and LD (54%) segments via activation of AT1 receptors, as well as vacuolar H+-ATPase in LD segments (33%). ANP did not affect bicarbonate reabsorption in either segment and, as opposed to what was seen in the proximal tubule, did not impair the stimulation caused by ANG II. To investigate the mechanism of action of these hormones in more detail, we studied cell pH dependence on ANG II and ANP in MDCK cells using the fluorescent probe BCECF. We showed that the velocity of cell pH recovery was almost abolished in the absence of Na+, indicating that it is dependent on Na+/H+ exchange. ANP (1 µM) alone had no effect on this recovery but reversed both the acceleration of H+ extrusion at low ANG II levels (1 pM and 1 nM), and inhibition of H+ extrusion at higher ANG II levels (100 nM). To obtain more information on the mechanism of interaction of these hormones, we also studied their effects on the regulation of intracellular free calcium concentration, [Ca2+]i, monitored with the fluorescent probe Fura-2 in MDCK cells in suspension. The data indicate that the addition of increasing concentrations of ANG II (1 pM to 1 µM) to the cell suspension led to a progressive increase in [Ca2+]i to 2-3 times the basal level. In contrast, the addition of ANP (1 µM) to the cell suspension led to a very rapid 60% decrease in [Ca2+]i and reduced the increase elicited by ANG II, thus modulating the effect of ANG II on [Ca2+]i. These results may indicate a role of [Ca2+]i in the regulation of the H+ extrusion process mediated by Na+/H+ exchange and stimulated/impaired by ANG II. The data are compatible with stimulation of Na+/H+ exchange by increases of [Ca2+]i in the lower range, and inhibition at high [Ca2+]i levels

Effects of ouabain on vascular reactivity

Ouabain is an endogenous substance occurring in the plasma in the nanomolar range, that has been proposed to increase vascular resistance and induce hypertension. This substance acts on the a-subunit of Na+,K+-ATPase inhibiting the Na+-pump activity. In the vascular smooth muscle this effect leads to intracellular Na+ accumulation that reduces the activity of the Na+/Ca2+ exchanger and to an increased vascular tone. It was also suggested that circulating ouabain, even in the nanomolar range, sensitizes the vascular smooth muscle to vasopressor substances. We tested the latter hypothesis by studying the effects of ouabain in the micromolar and nanomolar range on phenylephrine (PE)-evoked pressor responses. The experiments were performed in normotensive and hypertensive rats in vivo, under anesthesia, and in perfused rat tail vascular beds. The results showed that ouabain pretreatment increased the vasopressor responses to PE in vitro and in vivo. This sensitization after ouabain treatment was also observed in hypertensive animals which presented an enhanced vasopressor response to PE in comparison to normotensive animals. It is suggested that ouabain at nanomolar concentrations can sensitize vascular smooth muscle to vasopressor stimuli possibly contributing to increased tone in hypertension

Outward potassium current oscillations in macrophage polykaryons: extracellular calcium entry and calcium-induced calcium release

Outward current oscillations associated with transient membrane hyperpolarizations were induced in murine macrophage polykaryons by membrane depolarization in the absence of external Na+. Oscillations corresponded to a cyclic activation of Ca2+-dependent K+ currents (IKCa) probably correlated with variations in intracellular Ca2+ concentration. Addition of external Na+ (8 mM) immediately abolished the outward current oscillations, suggesting that the absence of the cation is necessary not only for their induction but also for their maintenance. Oscillations were completely blocked by nisoldipine. Ruthenium red and ryanodine reduced the number of outward current cycles in each episode, whereas quercetin prolonged the hyperpolarization 2- to 15-fold. Neither low molecular weight heparin nor the absence of a Na+ gradient across the membrane had any influence on oscillations. The evidence suggests that Ca2+ entry through a pathway sensitive to Ca2+ channel blockers is elicited by membrane depolarization in Na+-free medium and is essential to initiate oscillations, which are also dependent on the cyclic release of Ca2+ from intracellular Ca2+-sensitive stores; Ca2+ ATPase acts by reducing intracellular Ca2+, thus allowing slow deactivation of IKCa. Evidence is presented that neither a Na+/Ca2+ antiporter nor Ca2+ release from IP3-sensitive Ca2+ stores participate directly in the mechanism of oscillation

Cell lineage relationship in the stomach of normal and genetically manipulated mice

The oxyntic mucosa of the mouse stomach is lined with a heterogeneous population of cells that form numerous short pits continuous with long tubular glands. Tritiated thymidine radioautography has made it possible to pinpoint the origin of all cell types and to follow the differentiation/migration of different cell lineages along the pit-gland unit. The proliferating multipotent stem cells functionally anchored in the upper glandular region, the isthmus, give rise to three main lineage precursors: 1) pre-pit cells, which migrate upward to the pit while differentiating into mucus-producing pit cells; 2) pre-neck cells, which migrate downward to the glandular neck while differentiating into mucus-producing neck cells that, by approaching the glandular base, gradually change their phenotype into pepsinogen- and intrinsic factor-producing zymogenic cells; 3) pre-parietal cells, which differentiate into acid-producing parietal cells in the isthmus and then undergo bipolar migration towards the pit and the glandular base. Thus, parietal cells are the only cells that complete their differentiation in the isthmus and then migrate to be scattered throughout the pit-gland unit. To determine whether parietal cells play a role in controlling decisions about cell fate within the pit-gland unit, the gastric epithelium has been examined in transgenic mice expressing the H,K-ATPase ß-subunit-1035 to +24/simian virus 40 large T antigen fusion gene. The blockade in parietal cell differentiation in these mice produces an amplification of lineage precursors, a marked depletion of zymogenic cells and an increase in pit cell census. Ablation of parietal cells in another transgenic mouse model expressing the H,K-ATPase ß-subunit-1035 to +24/diphtheria toxin fragment A fusion gene also produces amplification of lineage precursors, and similar effects on zymogenic and pit cell census. These findings strongly suggest that parietal cells produce regulatory signals that control the cellular differentiation program of both pit and zymogenic cell lineages, and would hopefully improve our ability to identify the cellular pathways leading to malignant transformation

Renal effects of uroguanylin and guanylin in vivo

Uroguanylin and guanylin are newly discovered endogenous heat-stable peptides that bind to and activate a membrane bound guanylyl cyclase signaling receptor (termed guanylyl cyclase C; GC-C). These peptides are not only found in blood but are secreted into the lumen of the intestine and effect a net secretion of electrolytes (Na+, K+, Cl-, HCO3-) and fluid into the intestine via a cyclic guanosine-3',5'-monophosphate (cGMP) mechanism. GC-C is also the receptor for Escherichia coli heat-stable enterotoxin (STa) and activation by STa results in a diarrheal illness. Employing mouse renal in vivo models, we have demonstrated that uroguanylin, guanylin, and STa elicit natriuretic, kaliuretic, and diuretic effects. These biological responses are time- and dose-dependent. Maximum natriuretic and kaliuretic effects are observed within 30-40 min following infusion with pharmacological doses of the peptides in a sealed-urethra mouse model. Our mouse renal clearance model confirms these results and shows significant natriuresis following a constant infusion of uroguanylin for 30 min, while the glomerular filtration rate, plasma creatinine, urine osmolality, heart rate, and blood pressure remain constant. These data suggest the peptides act through tubular transport mechanisms. Consistent with a tubular mechanism, messenger RNA-differential display PCR of kidney RNA extracted from vehicle- and uroguanylin-treated mice show the message for the Na+/K+ ATPase g-subunit is down-regulated. Interestingly, GC-C knockout mice (Gucy2c -/-) also exhibit significant uroguanylin-induced natriuresis and kaliuresis in vivo, suggesting the presence of an alternate receptor signaling mechanism in the kidney. Thus, uroguanylin and guanylin seem to serve as intestinal and renal natriuretic peptide-hormones influencing salt and water transport in the kidney through GC-C dependent and independent pathways. Furthermore, our recent clinical probe study has revealed a 70-fold increase in levels of urinary uroguanylin in patients with congestive heart failure. In conclusion, our studies support the concept that uroguanylin and guanylin are endogenous effector peptides involved in regulating body salt and water homeostasis.

Studies on ATP-diphosphohydrolase nucleotide-binding sites by intrinsic fluorescence

Potato apyrase, a soluble ATP-diphosphohydrolase, was purified to homogeneity from several clonal varieties of Solanum tuberosum. Depending on the source of the enzyme, differences in kinetic and physicochemical properties have been described, which cannot be explained by the amino acid residues present in the active site. In order to understand the different kinetic behavior of the Pimpernel (ATPase/ADPase = 10) and Desirée (ATPase/ADPase = 1) isoenzymes, the nucleotide-binding site of these apyrases was explored using the intrinsic fluorescence of tryptophan. The intrinsic fluorescence of the two apyrases was slightly different. The maximum emission wavelengths of the Desirée and Pimpernel enzymes were 336 and 340 nm, respectively, suggesting small differences in the microenvironment of Trp residues. The Pimpernel enzyme emitted more fluorescence than the Desirée apyrase at the same concentration although both enzymes have the same number of Trp residues. The binding of the nonhydrolyzable substrate analogs decreased the fluorescence emission of both apyrases, indicating the presence of conformational changes in the neighborhood of Trp residues. Experiments with quenchers of different polarities, such as acrylamide, Cs+ and I- indicated the existence of differences in the nucleotide-binding site, as further shown by quenching experiments in the presence of nonhydrolyzable substrate analogs. Differences in the nucleotide-binding site may explain, at least in part, the kinetic differences of the Pimpernel and Desirée isoapyrases.

Regulation of the renal proximal tubule second sodium pump by angiotensins

For several years it was believed that angiotensin II (Ang II) alone mediated the effects of the renin-angiotensin system. However, it has been observed that other peptides of this system, such as angiotensin-(1-7) (Ang-(1-7)), present biological activity. The effect of Ang II and Ang-(1-7) on renal sodium excretion has been associated, at least in part, with modulation of proximal tubule sodium reabsorption. In the present review, we discuss the evidence for the involvement of Na+-ATPase, called the second sodium pump, as a target for the actions of these compounds in the regulation of proximal tubule sodium reabsorption.