Nitric oxide synthase activity and endogenous inhibitors in rats recovered from allergic encephalomyelitis

We have previously reported that in comparison with normal rats, the presence of experimental allergic encephalomyelitis (EAE) leads to decreased endogenous inhibitory activity (EIA) of Ca2+-dependent nitric oxide synthase (NOS) in both brain and serum, and increased expression of protein 3-nitrotyrosine (NT) in brain. In this work we show that animals recovered from the clinical signs of EAE are not different from controls in terms of either brain NOS activity, EIA of NOS, or NT expression. These results suggest that parallel to the reversal of the disease symptoms, a normalization of the production of nitric oxide and related species occurs.

Purification and biochemical characterization of four iron superoxide dismutases in Trypanosoma cruzi

Four superoxide dismutase (SOD) activities (SOD I, II, III, and IV) have been characterized in the epimastigote form of Trypanosoma cruzi. The total extract was subjected to two successive ammonium sulphate additions between 35 and 85%, and the resulting fraction was purified using two continuous chromatography processes (ion exchange and filtration). Enzymes were insensitive to cyanide but sensitive to hydrogen peroxide, properties characteristic of iron-containing SODs. The molecular masses of the different SODs were 20 kDa (SOD I), 60 kDa (SOD II), 50 kDa (SOD III) and 25 kDa (SOD IV), whereas the isoelectric points were 6.9, 6.8, 5.2 and 3.8, respectively. Subcellular location and digitonin experiments have shown that these SODs are mainly cytosolic, with small amounts in the low-mass organelles (SOD II and SOD I) and the mitochondrion (SOD III), where these enzymes play an important role in minimizing oxidative damage.

Benznidazole biotransformation in rat heart microsomal fraction without observable ultrastructural alterations: comparison to Nifurtimox-induced cardiac effects

Benznidazole (Bz) and Nifurtimox (Nfx) have been used to treat Chagas disease. As recent studies have de-monstrated cardiotoxic effects of Nfx, we attempted to determine whether Bz behaves similarly. Bz reached the heart tissue of male rats after intragastric administration. No cytosolic Bz nitroreductases were detected, although microsomal NADPH-dependent Bz nitroreductase activity was observed, and appeared to be mediated by P450 reductase. No ultrastructurally observable deleterious effects of Bz were detected, in contrast to the overt cardiac effects previously reported for Nfx. In conclusion, when these drugs are used in chagasic patients, Bz may pose a lesser risk to heart function than Nfx when any cardiopathy is present.

Molecular mechanisms of Trypanosoma cruzi infection by oral route

Frequent reports on outbreaks of acute Chagas' disease by ingestion of food contaminated with parasites from triatomine insects illustrate the importance of this mode of transmission. Studies on oral Trypanosoma cruzi infection in mice have indicated that metacyclic trypomastigotes invade the gastric mucosal epithelium. A key molecule in this process is gp82, a stage-specific surface glycoprotein that binds to both gastric mucin and to target epithelial cells. By triggering Ca2+ signalling, gp82 promotes parasite internalisation. Gp82 is relatively resistant to peptic digestion at acidic pH, thus preserving the properties critical for oral infection. The infection process is also influenced by gp90, a metacyclic stage-specific molecule that negatively regulates the invasion process. T. cruzi strains expressing high gp90 levels invade cells poorly in vitro. However, their infectivity by oral route varies considerably due to varying susceptibilities of different gp90 isoforms to peptic digestion. Parasites expressing pepsin-susceptible gp90 become highly invasive against target cells upon contact with gastric juice. Such is the case of a T. cruzi isolate from an acute case of orally acquired Chagas' disease; the gp90 from this strain is extensively degraded upon short period of parasite permanence in the gastric milieu. If such an exacerbation of infectivity occurs in humans, it may be responsible for the severity of Chagas' disease reported in outbreaks of oral infection.

Schistosomiasis differentially affects vasoconstrictor responses: up-regulation of 5-HT receptor-mediated aorta contraction

Schistosomiasis, classified by the World Health Organization as a neglected tropical disease, is an intravascular parasitic disease associated to a chronic inflammatory state. Evidence implicating inflammation in vascular dysfunction continues to mount, which, broadly defined, reflects a failure in the control of intracellular Ca2+ and consequently, vascular contraction. Therefore, we measured aorta contraction induced by 5-hydroxytryptamine (5-HT) and endothelin-1 (ET-1), two important regulators of vascular contraction. Isometric aortic contractions were determined in control and Schistosoma mansoni-infected mice. In the infected animals, 5-HT induced a 50% higher contraction in relation to controls and we also observed an increased contraction in response to Ca2+ mobilisation from sarcoplasmic reticulum. Nevertheless, Rho kinase inhibition reduced the contraction in response to 5-HT equally in both groups, discarding an increase of the contractile machinery sensitivity to Ca2+. Furthermore, no alteration was observed for contractions induced by ET-1 in both groups. Our data suggest that an immune-vascular interaction occurs in schistosomiasis, altering vascular contraction outside the mesenteric portal system. More importantly, it affects distinct intracellular signalling involved in aorta contraction, in this case increasing 5-HT receptor signalling.

Surface-expressed enolases of Plasmodium and other pathogens

Enolase is the eighth enzyme in the glycolytic pathway, a reaction that generates ATP from phosphoenol pyruvate in cytosolic compartments. Enolase is essential, especially for organisms devoid of the Krebs cycle that depend solely on glycolysis for energy. Interestingly, enolase appears to serve a separate function in some organisms, in that it is also exported to the cell surface via a poorly understood mechanism. In these organisms, surface enolase assists in the invasion of their host cells by binding plasminogen, an abundant plasma protease precursor. Binding is mediated by the interaction between a lysine motif of enolase with Kringle domains of plasminogen. The bound plasminogen is then cleaved by specific proteases to generate active plasmin. Plasmin is a potent serine protease that is thought to function in the degradation of the extracellular matrix surrounding the targeted host cell, thereby facilitating pathogen invasion. Recent work revealed that the malaria parasite Plasmodium also expresses surface enolase, and that this feature may be essential for completion of its life cycle. The therapeutic potential of targeting surface enolases of pathogens is discussed.

Cardiomyocyte dysfunction during the chronic phase of Chagas disease

Chagas disease, which is caused by the parasite Trypanosoma cruzi, is an important cause of heart failure. We investigated modifications in the cellular electrophysiological and calcium-handling characteristics of an infected mouse heart during the chronic phase of the disease. The patch-clamp technique was used to record action potentials (APs) and L-type Ca2+ and transient outward K+ currents. [Ca2+]i changes were determined using confocal microscopy. Infected ventricular cells showed prolonged APs, reduced transient outward K+ and L-type Ca2+ currents and reduced Ca2+ release from the sarcoplasmic reticulum. Thus, the chronic phase of Chagas disease is characterised by cardiomyocyte dysfunction, which could lead to heart failure.

Antischistosomal activity of a calcium channel antagonist on schistosomula and adult Schistosoma mansoni worms

Current schistosomiasis control strategies are largely based on chemotherapeutic agents and a limited number of drugs are available today. Praziquantel (PZQ) is the only drug currently used in schistosomiasis control programs. Unfortunately, this drug shows poor efficacy in patients during the earliest infection phases. The effects of PZQ appear to operate on the voltage-operated Ca2+channels, which are located on the external Schistosoma mansoni membrane. Because some Ca2+channels have dihydropyridine drug class (a class that includes nifedipine) sensitivity, an in vitro analysis using a calcium channel antagonist (clinically used for cardiovascular hypertension) was performed to determine the antischistosomal effects of nifedipine on schistosomula and adult worm cultures. Nifedipine demonstrated antischistosomal activity against schistosomula and significantly reduced viability at all of the concentrations used alone or in combination with PZQ. In contrast, PZQ did not show significant efficacy when used alone. Adult worms were also affected by nifedipine after a 24 h incubation and exhibited impaired motility, several lesions on the tegument and intense contractility. These data support the idea of Ca2+channels subunits as drug targets and favour alternative therapeutic schemes when drug resistance has been reported. In this paper, strong arguments encouraging drug research are presented, with a focus on exploring schistosomal Ca2+channels.

Mechanisms of growth inhibition of Phytomonas serpens by the alkaloids tomatine and tomatidine

Phytomonas serpens are flagellates in the family Trypanosomatidae that parasitise the tomato plant (Solanum lycopersicum L.), which results in fruits with low commercial value. The tomato glycoalkaloid tomatine and its aglycone tomatidine inhibit the growth of P. serpens in axenic cultures. Tomatine, like many other saponins, induces permeabilisation of the cell membrane and a loss of cell content, including the cytosolic enzyme pyruvate kinase. In contrast, tomatidine does not cause permeabilisation of membranes, but instead provokes morphological changes, including vacuolisation. Phytomonas treated with tomatidine show an increased accumulation of labelled neutral lipids (BODYPY-palmitic), a notable decrease in the amount of C24-alkylated sterols and an increase in zymosterol content. These results are consistent with the inhibition of 24-sterol methyltransferase (SMT), which is an important enzyme that is responsible for the methylation of sterols at the 24 position. We propose that the main target of tomatidine is the sterols biosynthetic pathway, specifically, inhibition of the 24-SMT. Altogether, the results obtained in the present paper suggest a more general effect of alkaloids in trypanosomatids, which opens potential therapeutic possibilities for the treatment of the diseases caused by these pathogens.

Trypanosoma evansi is alike to Trypanosoma brucei brucei in the subcellular localisation of glycolytic enzymes

Trypanosoma evansi, which causes surra, is descended from Trypanosoma brucei brucei, which causes nagana. Although both parasites are presumed to be metabolically similar, insufficient knowledge of T. evansiprecludes a full comparison. Herein, we provide the first report on the subcellular localisation of the glycolytic enzymes in T. evansi, which is a alike to that of the bloodstream form (BSF) of T. b.brucei: (i) fructose-bisphosphate aldolase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), hexokinase, phosphofructokinase, glucose-6-phosphate isomerase, phosphoglycerate kinase, triosephosphate isomerase (glycolytic enzymes) and glycerol-3-phosphate dehydrogenase (a glycolysis-auxiliary enzyme) in glycosomes, (ii) enolase, phosphoglycerate mutase, pyruvate kinase (glycolytic enzymes) and a GAPDH isoenzyme in the cytosol, (iii) malate dehydrogenase in cytosol and (iv) glucose-6-phosphate dehydrogenase in both glycosomes and the cytosol. Specific enzymatic activities also suggest that T. evansiis alike to the BSF of T. b. bruceiin glycolytic flux, which is much faster than the pentose phosphate pathway flux, and in the involvement of cytosolic GAPDH in the NAD+/NADH balance. These similarities were expected based on the close phylogenetic relationship of both parasites.

Gesso na produção de cultivares de milho com tolerância diferencial a alumínio em três níveis de calagem

O gesso, nos últimos anos, vem sendo considerado como um insumo capaz de melhorar o ambiente radicular de subsolos ácidos. Contudo, ainda pairam dúvidas sobre a vantagem de usá-lo em solos que, embora ácidos, tenham sido submetidos a calagens e adubações anteriores. Também há pouca informação sobre o uso de gesso em presença de aplicações elevadas de calcário ou em plantas cultivadas tolerantes à acidez. No presente trabalho, é relatado experimento com calcário e gesso, realizado, de 1987 a 1992, na Estação Experimental de Tatuí (SP), em Latossolo Vermelho-Escuro álico textura argilosa, com o objetivo de avaliar o efeito de calcário e de gesso nas produções de cultivares de milho tolerante ou susceptível a alumínio, bem como o efeito dos corretivos na acidez do solo. O experimento foi instalado em parcelas subsubdivididas, com quatro repetições, em blocos ao acaso. Nas parcelas principais, foram aplicadas 0, 6 ou 12 t ha-1 de calcário dolomítico e, nas subparcelas, 0, 4 e 8 t ha-1 de fosfogesso; nas subsubparcelas, foram plantados dois cultivares, um sensível e outro tolerante a alumínio. Para as quatro colheitas obtidas (os dados de 1990 foram considerados perdidos), percebeu-se efeito significativo para a calagem nos dois tipos de cultivares. O gesso apresentou efeito significativo nas produções apenas para o cultivar sensível ao alumínio e, nesse caso, o efeito foi aditivo ao de calcário, proporcionando, em média, cerca da metade do aumento de produção devida à calagem. A calagem influenciou, consideravelmente, a reação da camada arável do solo, aumentando o pH, os teores de Ca2+ e Mg2+ e reduzindo a acidez potencial, mas pouco influiu nas camadas mais profundas, o que, provavelmente, se deveu ao fato de o solo ter recebido aplicações anteriores de calcário e de adubos com sulfato. O gesso influiu nos teores de Ca2+ e SO4(2-) em profundidade, embora de forma pouco pronunciada em relação às quantidades aplicadas, e não alterou as características de acidez. Pode-se concluir que, mesmo tendo alterado pouco as características químicas do subsolo, o gesso favoreceu a produção de cultivar de milho sensível à acidez.

Sistemas de manejo de solo e perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão

Perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão hídrica são fortemente influenciadas pelo manejo do solo. O uso de sistema de manejo inadequado pode causar poluição e eutroficação de mananciais, aumentar os custos com adubação e provocar a degradação de agroecossistemas. As perdas de cálcio, magnésio e potássio trocáveis e solúveis, fósforo disponível e matéria orgânica por erosão foram avaliadas, entre 1988 e 1994, em Latossolo Roxo álico epieutrófico muito argiloso, com 0,03 m m-1 de declividade, em Dourados (MS), sob condições de chuva natural, em diferentes sistemas de manejo do solo. Os tratamentos, aplicados na sucessão trigo-soja, foram: (a) escarificação + gradagem niveladora, (b) gradagem pesada + niveladora; (c) plantio direto, e (d) aração com arado de discos + duas gradagens niveladoras, sem cobertura vegetal. A enxurrada foi coletada diariamente e, em laboratório, separou-se o sobrenadante (solução) do sedimento. O Ca2+, o Mg2+, o K+ e o P disponível foram determinados tanto na solução quanto no sedimento, e a matéria orgânica apenas no sedimento. Concentrações de Ca2+ e Mg2+ foram mais elevadas na solução, enquanto as de P e K+ foram maiores no sedimento. O plantio direto proporcionou a maior concentração média de P no sedimento entre os sistemas estudados; além disso, também resultou em maiores concentrações de Ca2+ em solução e taxa de enriquecimento em P no sedimento, em relação aos sistemas que envolveram preparo e cultivo de trigo-soja. Entretanto, o plantio direto foi o sistema mais eficaz no controle da erosão, perdendo as menores quantidades totais de nutrientes e de matéria orgânica. Dos sistemas que envolveram o cultivo da sucessão trigo-soja, o de gradagens (pesada + niveladora) foi o menos eficaz, ficando o sistema de escarificação + gradagem niveladora em posição intermediária. Comparado ao plantio direto, o tratamento com gradagens perdeu cerca de 6,5 vezes mais K+, 6,0 vezes mais P e matéria orgânica, 5,0 vezes mais Ca2+ e 4,0 vezes mais Mg2+. As perdas de Ca2+, Mg2+ e K+, em solução e total, e as de matéria orgânica, no sedimento, foram relacionadas com as de água e de solo e ajustadas matematicamente a um modelo potencial. As perdas de nutrientes apresentaram a seqüência: Ca2+ >K+ >Mg2+ >P.

Lixiviação de metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto

Foi realizado um experimento em tubos de percolação, utilizando-se três solos, classificados como Areia Quartzosa (AQ), Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) e Latossolo Vermelho-Escuro (LE), aos quais foram incorporadas sucessivas quantidades de lodo de esgoto, totalizando uma dose correspondente a 156,0 t ha-1 (base seca), num período de incubação de 310 dias. Após este período, os solos foram tratados com água ou com soluções de sais (KCl 0,9 mol L-1; KNO3 0,9 mol L-1; K2SO4 0,3 mol L-1 e Ca(NO3)2 0,3 mol L-1), adicionadas em quantidade correspondente a quatro vezes a capacidade de retenção de água dos solos. No líquido percolado pela passagem das soluções salinas, foram determinadas as quantidades de Cd, Cr, Cu, Ni e Zn presentes e, no percolado obtido com a passagem de água, além dos metais anteriormente citados, foram determinadas também as quantidades de Ca2+ e Mg2+. Os resultados permitiram observar que a adição de KCl provocou o arraste de 5% do Cd adicionado via lodo aos solos LV e LE; para os outros sais utilizados e para a água, esse arraste nunca foi superior a 2% do metal pesado adicionado via lodo. A retenção de Cd, Cu, Cr e Ni aumentou com a elevação dos teores de óxidos de Fe e Al presentes nos solos. Os elevados valores de pH e o aumento no teor de matéria orgânica proporcionado pela adição de lodo refletiram também na menor mobilidade dos metais. Os sais KCl e K2SO4 aumentaram a mobilidade de alguns dos metais estudados.

Alterações na fertilidade do solo em sistemas de rotação de culturas em semeadura direta

O sistema de semeadura direta com culturas de grãos ocupa atualmente 2,5 milhões de hectares no estado do Paraná. Além do sistema tradicional de sucessão trigo-soja, em grande parte desta área são semeadas plantas de cobertura-adubação verde no inverno e milho no verão. Neste estudo, foram avaliadas as alterações em algumas características químicas do solo, após sete anos, sob os sistemas de rotação de culturas trigo-soja-aveia-soja (TSA), trigo-soja-tremoço-milho-aveia-soja (TMA), tremoço-milho-trigo-soja (TM) e o sistema tradicional de sucessão trigo-soja (TS) em unidades de Latossolo Roxo distrófico, em Londrina e Campo Mourão. O sistema TM diminuiu o pH do solo e os teores de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) trocáveis e aumentou o alumínio trocável (Al3+), a acidez potencial (H + Al) e o N-total do solo em relação ao sistema TS. Essas caracaterísticas apresentaram valores intermediários nos demais sistemas. Não foram observadas diferenças entre os sistemas quanto aos teores de carbono orgânico e potássio trocável (K+) no solo. A diminuição do teor de Ca2+ no sistema TM foi maior do que a quantidade de Ca aplicado na forma de calcário durante o experimento. A adubação nitrogenada no trigo e no milho foi relacionada com a acidificação observada no solo. A manutenção dos níveis de K+ e diminuição dos níveis de Ca2+ e Mg2+ resultaram provavelmente de uma alteração na preferência de lixiviação de cátions no sistema TM. A formação de complexos orgânicos com cátions divalentes foi sugerida como provável mecanismo responsável por estas alterações químicas no solo.

Mineralização de palha de milho e adsorção de carbono, cálcio, magnésio e potássio em substratos com caulinita natural e goethita sintética

Carbono e nutrientes liberados na decomposição de resíduos orgânicos podem sofrer vários tipos de interação com diferentes componentes da fase mineral, alterando sua dinâmica no solo. Com o objetivo de avaliar a retenção de carbono, Ca2+, Mg2+ e K+ em caulinita natural e goethita sintética, foi realizado um experimento com mistura de palha de milho em substratos inorgânicos preparados com areia e quantidades conhecidas de cada componente. Nesses substratos, foram realizadas percolações com água destilada aos 7, 15, 33, 68 e 113 dias de incubação, em temperatura ambiente, sendo as massas dos elementos liberados acumuladas no tempo. Após duzentos dias de incubação, foi determinado o carbono orgânico total que permaneceu nos substratos. A soma das massas de Ca2+, Mg2+, K+ e carbono, liberados com a água de percolação, foi inversamente relacionada com a massa dos componentes inorgânicos nos substratos, exceto para o K+ nos substratos com goethita. A caulinita e a goethita apresentaram diferente retenção do Ca2+, Mg2+ e K+ liberados, independentemente da área superficial, o que pode estar relacionado com suas distintas características eletroquímicas superficiais. A goethita foi mais efetiva do que a caulinita em reter carbono da solução do solo e acumular carbono orgânico total, sendo sua maior reatividade diretamente relacionada com sua superfície específica.