Reactive oxygen species and angiotensin II signaling in vascular cells: implications in cardiovascular disease

Diseases such as hypertension, atherosclerosis, hyperlipidemia, and diabetes are associated with vascular functional and structural changes including endothelial dysfunction, altered contractility and vascular remodeling. Cellular events underlying these processes involve changes in vascular smooth muscle cell (VSMC) growth, apoptosis/anoikis, cell migration, inflammation, and fibrosis. Many factors influence cellular changes, of which angiotensin II (Ang II) appears to be amongst the most important. The physiological and pathophysiological actions of Ang II are mediated primarily via the Ang II type 1 receptor. Growing evidence indicates that Ang II induces its pleiotropic vascular effects through NADPH-driven generation of reactive oxygen species (ROS). ROS function as important intracellular and intercellular second messengers to modulate many downstream signaling molecules, such as protein tyrosine phosphatases, protein tyrosine kinases, transcription factors, mitogen-activated protein kinases, and ion channels. Induction of these signaling cascades leads to VSMC growth and migration, regulation of endothelial function, expression of pro-inflammatory mediators, and modification of extracellular matrix. In addition, ROS increase intracellular free Ca2+ concentration ([Ca2+]i), a major determinant of vascular reactivity. ROS influence signaling molecules by altering the intracellular redox state and by oxidative modification of proteins. In physiological conditions, these events play an important role in maintaining vascular function and integrity. Under pathological conditions ROS contribute to vascular dysfunction and remodeling through oxidative damage. The present review focuses on the biology of ROS in Ang II signaling in vascular cells and discusses how oxidative stress contributes to vascular damage in cardiovascular disease.

Diversity among satellite glial cells in dorsal root ganglia of the rat

Peripheral glial cells consist of satellite, enteric glial, and Schwann cells. In dorsal root ganglia, besides pseudo-unipolar neurons, myelinated and nonmyelinated fibers, macrophages, and fibroblasts, satellite cells also constitute the resident components. Information on satellite cells is not abundant; however, they appear to provide mechanical and metabolic support for neurons by forming an envelope surrounding their cell bodies. Although there is a heterogeneous population of neurons in the dorsal root ganglia, satellite cells have been described to be a homogeneous group of perineuronal cells. Our objective was to characterize the ultrastructure, immunohistochemistry, and histochemistry of the satellite cells of the dorsal root ganglia of 17 adult 3-4-month-old Wistar rats of both genders. Ultrastructurally, the nuclei of some satellite cells are heterochromatic, whereas others are euchromatic, which may result from different amounts of nuclear activity. We observed positive immunoreactivity for S-100 and vimentin in the cytoplasm of satellite cells. The intensity of S-100 protein varied according to the size of the enveloped neuron. We also noted that vimentin expression assumed a ring-like pattern and was preferentially located in the cytoplasm around the areas stained for S-100. In addition, we observed nitric oxide synthase-positive small-sized neurons and negative large-sized neurons equal to that described in the literature. Satellite cells were also positive for NADPH-diaphorase, particularly those associated with small-sized neurons. We conclude that all satellite cells are not identical as previously thought because they have different patterns of glial marker expression and these differences may be correlated with the size and function of the neuron they envelope.

Endogenous angiotensin II modulates nNOS expression in renovascular hypertension

Nitric oxide (NO) influences renal blood flow mainly as a result of neuronal nitric oxide synthase (nNOS). Nevertheless, it is unclear how nNOS expression is modulated by endogenous angiotensin II, an inhibitor of NO function. We tested the hypothesis that the angiotensin II AT1 receptor and oxidative stress mediated by NADPH oxidase contribute to the modulation of renal nNOS expression in two-kidney, one-clip (2K1C) hypertensive rats. Experiments were performed on male Wistar rats (150 to 170 g body weight) divided into 2K1C (N = 19) and sham-operated (N = 19) groups. nNOS expression in kidneys of 2K1C hypertensive rats (N = 9) was compared by Western blotting to that of 2K1C rats treated with low doses of the AT1 antagonist losartan (10 mg·kg-1·day-1; N = 5) or the superoxide scavenger tempol (0.2 mmol·kg-1·day-1; N = 5), which still remain hypertensive. After 28 days, nNOS expression was significantly increased by 1.7-fold in the clipped kidneys of 2K1C rats and by 3-fold in the non-clipped kidneys of 2K1C rats compared with sham rats, but was normalized by losartan. With tempol treatment, nNOS expression increased 2-fold in the clipped kidneys and 1.4-fold in the non-clipped kidneys compared with sham rats. The changes in nNOS expression were not followed by changes in the enzyme activity, as measured indirectly by the cGMP method. In conclusion, AT1 receptors and oxidative stress seem to be primary stimuli for increased nNOS expression, but this up-regulation does not result in higher enzyme activity.

Effect of melatonin on the functional recovery from experimental traumatic compression of the spinal cord

Spinal cord injury is an extremely severe condition with no available effective therapies. We examined the effect of melatonin on traumatic compression of the spinal cord. Sixty male adult Wistar rats were divided into three groups: sham-operated animals and animals with 35 and 50% spinal cord compression with a polycarbonate rod spacer. Each group was divided into two subgroups, each receiving an injection of vehicle or melatonin (2.5 mg/kg, intraperitoneal) 5 min prior to and 1, 2, 3, and 4 h after injury. Functional recovery was monitored weekly by the open-field test, the Basso, Beattie and Bresnahan locomotor scale and the inclined plane test. Histological changes of the spinal cord were examined 35 days after injury. Motor scores were progressively lower as spacer size increased according to the motor scale and inclined plane test evaluation at all times of assessment. The results of the two tests were correlated. The open-field test presented similar results with a less pronounced difference between the 35 and 50% compression groups. The injured groups presented functional recovery that was more evident in the first and second weeks. Animals receiving melatonin treatment presented more pronounced functional recovery than vehicle-treated animals as measured by the motor scale or inclined plane. NADPH-d histochemistry revealed integrity of the spinal cord thoracic segment in sham-operated animals and confirmed the severity of the lesion after spinal cord narrowing. The results obtained after experimental compression of the spinal cord support the hypothesis that melatonin may be considered for use in clinical practice because of its protective effect on the secondary wave of neuronal death following the primary wave after spinal cord injury.

Chronic granulomatous disease: why an inflammatory disease?

Chronic granulomatous disease is a primary immunodeficiency caused by mutations in the genes encoding subunits of the phagocytic NADPH oxidase system. Patients can present with severe, recurrent infections and noninfectious conditions. Among the latter, inflammatory manifestations are predominant, especially granulomas and colitis. In this article, we systematically review the possible mechanisms of hyperinflammation in this rare primary immunodeficiency condition and their correlations with clinical aspects.

Papel da lipocalina associada à gelatinase neutrofílica (NGAL) urinária na nefrotoxicidade da cisplatina em pacientes com câncer de cabeça e pescoço

Introdução: A injúria renal aguda (IRA) em pacientes que recebem a cisplatina é comum, portanto, a avaliação da função renal em pacientes utilizando drogas nefrotóxicas é fundamental. Objetivo: Avaliar a incidência da IRA e o papel da lipocalina associada à gelatinase neutrofílica (NGAL) na avaliação da função renal em pacientes com câncer de cabeça e pescoço (CCP) que receberam a cisplatina. Métodos: Foram avaliados prospectivamente 50 pacientes com CCP, tratados com três sessões de cisplatina. Foram coletados sangue e urina 24 horas antes da cisplatina, 24 horas após a infusão, 48 horas após cada aplicação e 35 dias após o término do tratamento (NGAL urinária, proteína C reativa, creatinina e taxa de filtração glomerular, desidrogenase lática e magnésio plasmáticos). Resultados: A IRA foi observada em 78% dos pacientes. Houve aumento na creatinina, ureia e queda na TFG após cada ciclo de cisplatina, e aumento da NGAL urinária. Foi observada associação positiva entre os níveis de NGAL e a creatinina e PCR. Evidenciou-se um aumento dos níveis de creatinina, NGAL, PCR e diminuição da TFG nos pacientes com IRA em relação aos pacientes sem IRA. Conclusão: Observamos IRA em 78% dos pacientes avaliados com CCP tratados com a cisplatina e correlação da NGAL com a creatinina e a TFG em demonstrar lesão renal. Os níveis de NGAL podem estar elevados em relação aos níveis basais, mesmo antes da utilização da cisplatina.

Alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de feijão envelhecidas artificialmente

O presente trabalho teve o objetivo de avaliar as alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de feijão submetidas ao envelhecimento artificial. Utilizaram-se dois lotes de sementes de feijão, cultivar Iapar 44, com diferentes qualidades fisiológicas, submetidos ao envelhecimento artificial (41ºC e 100% UR do ar), por períodos de zero, 24, 48, 72 e 96 horas. As análises fisiológicas constaram de teste de germinação, primeira contagem de germinação, condutividade elétrica, comprimento de hipocótilo e de raízes das plântulas; as análises bioquímicas foram realizadas pela técnica de eletroforese de sistemas enzimáticos, avaliando-se a fosfatase ácida, malato e glutamato desidrogenase e esterase. Os resultados obtidos permitem concluir que: a) lotes com alta germinação apresentam acentuada diferença na resposta ao processo de envelhecimento, verificados pela redução na capacidade seletiva das membranas das sementes e pelo crescimento e desenvolvimento das plântulas de feijoeiro; b) a partir de 72 horas de envelhecimento artificial, há redução na atividade das enzimas fosfatase ácida e esterase; c) a atividade das enzimas fosfatase ácida, malato desidrogenase, glutamato desidrogenase e esterase é influenciada pelo período de envelhecimento e pela qualidade inicial dos lotes

Modificações fisiológicas e bioquímicas em sementes de feijão no armazenamento

Para avaliar alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de feijoeiro durante o armazenamento em condições ambientais não controladas de temperatura e umidade relativa do ar, foi realizado o presente trabalho. Foram utilizadas as cultivares Iapar 44, Macotaço, TPS Bonito, TPS Bionobre e TPS Nobre. As sementes foram avaliadas durante o armazenamento, em condições ambientais não controladas, no município de Santa Maria-RS, pelo período de oito meses. As avaliações fisiológicas constaram do teste de germinação, primeira contagem de germinação, comprimento de hipocótilo e de raízes, condutividade elétrica e emergência em campo. As avaliações bioquímicas das sementes foram obtidas pela técnica de eletroforese de sistemas enzimáticos, avaliando-se a atividade das enzimas fosfatase ácida, malato desidrogenase, glutamato desidrogenase e esterase. Todas as avaliações foram realizadas antes e a cada dois meses durante o armazenamento. Os resultados permitem concluir que a atividade das enzimas malato e glutamato desidrogenase é estável durante o armazenamento em condições ambientais não controladas nos cultivares vigorosos (TPS Bionobre, TPS Nobre e Iapar 44); a enzima esterase tem sua atividade incrementada durante o armazenamento não controlado, independentemente da qualidade fisiológica das sementes de feijão; potenciais de armazenamento sob condições ambientais não controladas são diferentes nos cultivares TPS Bionobre, TPS Nobre, TPS Bonito, Macotaço e Iapar 44.

Identificação do estádio adequado para realização de análises isoenzimáticas na caracterização de cultivares de arroz

Os sistemas enzimáticos comumente utilizados na caracterização de cultivares são produtos da expressão gênica, e, portanto, altamente influenciados pelo estádio de desenvolvimento da plântula, pelo tecido vegetal e pelo ambiente. Esses fatores normalmente não são considerados no momento de realizar uma análise conjunta de vários sistemas enzimáticos para uma determinada espécie, decorrendo assim numa inadequada e ineficiente leitura e interpretação dos resultados. No presente trabalho objetivou-se determinar o momento adequado no qual cada sistema enzimático apresenta máxima expressão fenotípica para ser utilizado na caracterização isoenzimática de cultivares de arroz. Dois lotes, um de alta e um de baixa qualidade fisiológica, para cada uma das variedades de arroz El Paso L144, IRGA 417 e EEA 406, foram analisados utilizando-se os sistemas enzimáticos Esterase, Fosfatase Ácida, Glutamato Desidrogenase, Glutamato Oxalacetato Transaminase, e Malato Desidrogenase. Seis estádios de desenvolvimento (0, 2, 4, 6, 8 e 10 dias) foram avaliados para a extração de proteínas. Dos resultados obtidos pode se inferir que: cada sistema enzimático analisado apresenta um momento adequado para extração de proteínas; não foi possível identificar um estádio de desenvolvimento onde coincidira a máxima expressão fenotípica de todos os sistemas enzimáticos; a análise simultânea de vários sistemas isoenzimáticos, a partir de uma única extração de proteína não é recomendada. A qualidade fisiológica das sementes da cultivar EEA 406 afetou a análise isoenzimática dos sistemas Esterase e Glutamato Oxalacetato Transaminase.

Reflexos do mecanismo de ação de herbicidas na qualidade fisiológica de sementes e na atividade enzimática em plântulas de arroz

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito residual de herbicidas na qualidade fisiológica e na atividade enzimática em plântulas de arroz. Foram testados quatro herbicidas (clomazone, quinclorac, propanil, byspiribac-sodium) em duas épocas de aplicação e quatro cultivares de arroz (ARRANK, BRS-PELOTA, BR-IRGA 410 e BR-IRGA 417). Para avaliar a qualidade fisiológica das sementes foram realizados os testes de germinação, de frio e de condutividade elétrica. Quanto à atividade enzimática foram avaliadas as enzimas: esterase, glutamato oxaloacetato transaminase, malato desidrogenase, glutamato desidrogenase, fosfogluco isomerase e a fosfatase ácida. Herbicidas com mecanismos de ação diferentes, podem modificar o desempenho fisiológico de sementes de arroz, ao serem aplicados em pós-emergência. A expressão enzimática varia em função do genótipo e não decorrente do efeito residual do herbicida.

Bioestimulante e fertilizante associados ao tratamento de sementes de milho

O cultivo do milho é altamente tecnológico e absorve as inovações no sistema produtivo, visando ganhos em produção, mas deve-se atentar para os reais ganhos com a incorporação de novos produtos às sementes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do bioestimulante Stimulate® e do fertilizante líquido Cellerate®, via tratamento de sementes, seis meses antes da semeadura e na pré-semeadura, na qualidade fisiológica das sementes de um híbrido simples (GNZ 2004) e de uma linhagem (L57) e na produtividade da cultura. Os ensaios foram conduzidos no Laboratório de Sementes e no campo experimental da Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras/Mg. Os tratamentos, nas duas épocas, foram: testemunha; 5 mL.kg-1 de sementes de Stimulate® ; 5 e 10 mL.kg-1 de sementes de Cellerate®. Para avaliação da qualidade das sementes foram realizados os teste de germinação, emergência, velocidade de emergência, teste de frio, massa seca de parte aérea e de raiz das plântulas e análise das enzimas esterase, superóxido dismutase, malato desidrogenase, álcool desidrogenase, catalase e á-amilase. No ensaio em campo foram avaliadas a altura de planta, altura de espiga, número de espigas e produtividade. O tratamento das sementes de milho com o Cellerate®, na dose de 10 ml.kg-1 de sementes, acima da dose recomendada pelo fabricante, reduz a emergência de plântulas de milho de linhagem e de híbrido e a germinação de sementes de linhagem, quando o tratamento é feito na pré-semeadura. O tratamento das sementes de milho com o bioestimulante Stimulate® e com o fertilizante Cellerate® não afeta a produtividade de grãos.

Qualidade fisiológica de sementes de milho, feijão, soja e alface na presença de extrato de tiririca

A espécie Cyperus rotundus (tiririca) é perene e de difícil controle. Os órgãos subterrâneos dessa ciperácea produzem inibidores capazes de interferir na germinação e no crescimento de plântulas e de plantas de várias espécies, fenômeno chamado de alelopatia. A inibição na germinação de sementes pode estar associada à interferência de substâncias alelopáticas na atividade de enzimas chaves no processo de germinação. Nesse trabalho foi avaliada a qualidade fisiológica assim como a atividade de enzimas envolvidas no processo de germinação em sementes de milho, feijão, soja e alface submetidas ao extrato de bulbos de tiririca. As sementes foram germinadas em substrato contendo extrato de bulbos de tiririca, nas concentrações de 10 g L-1 e 100 g L-1 e água destilada. A avaliação da qualidade fisiológica foi feita por meio de testes de germinação e vigor. Avaliou-se a atividade das enzimas superóxido-dismutase e esterase para todas as espécies, catalase para as sementes de milho e feijão, peroxidase e endo-b-mananase para as de alface, glutamato-oxalacetato-transaminase e a-amilase para as de milho e glicose-6-fosfato-desidrogenase para as de soja. Observou-se uma diminuição da germinação das sementes de alface com o aumento da concentração do extrato, inibição da germinação das sementes de milho e de feijão quando submetidas ao extrato na concentração de 10 g L-1 e um estímulo da germinação de sementes de soja na presença do extrato na concentração de 10 g L-1 e uma inibição em extrato na concentração de 100 g L-1. Foi observada redução da atividade das enzimas superóxido-dismutase, endo-b-mananase, peroxidase e a-amilase com o aumento da concentração do extrato. Para glutamato-oxalacetato-transaminase e glicose-6-fosfato-desidrogenase observou-se aumento da atividade da enzima com o aumento da concentração do extrato, indicando a perda da qualidade das sementes. Para esterase foi verificada menor atividade da enzima nas sementes de alface submetidas à germinação em substrato contendo 100 g L-1 e em soja menor atividade dessa enzima foi observada nas concentrações de 0 e 100 g L-1. Para catalase, observou-se padrões diferenciados de bandas sob concentrações de 10 e 100 g L-1 para o milho. O extrato de bulbos de tiririca interfere na qualidade fisiológica na atividade das enzimas envolvidas no processo de germinação de sementes de milho, feijão, soja e alface.

Identificação de cultivares de milho, feijão, algodão e soja por meio de enzimas e proteínas resistentes ao calor

Nesta pesquisa foram avaliados o polimorfismo e a estabilidade de isoenzimas e de proteínas resistentes ao calor em sementes de cultivares de milho, feijão, algodão e soja, com diferentes níveis de qualidade fisiológica. As isoenzimas ,álcool desidrogenase, catalase, esterase e superóxido dismutase analisadas conjuntamente, foram eficientes na separação de oito cultivares de milho. Para as cultivares de feijão, pela enzima peroxidase foi possível diferenciar a cultivar Carioca, no entanto, este padrão mostrou-se variável em sementes com baixa germinação. Não foi possível diferenciar as cultivares de algodão pelas enzimas esterase, superóxido dismutase, diaforase e malato desidrogenase. A cultivar Conquista, de soja, foi diferenciada pelos sistemas enzimáticos esterase e superóxido dismutase e a 'BRS-154' pela esterase. Proteínas resistentes ao calor são polimórficas e estáveis para a identificação de cultivares de milho.

Expressão de isoenzimas após a pré-hidratação de sementes de ervilha

O presente trabalho teve o objetivo de estudar alterações no padrão de expressão dos sistemas isoenzimáticos malato desidrogenase e fosfatase ácida de sementes de ervilha submetidas a diferentes métodos de pré-hidratação para condução do teste de condutividade elétrica. Foram utilizados lotes de sementes de ervilha das cultivares Axé e Maria, caracterizados quanto ao teor de água, geminação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica e emergência de plântulas em campo. As sementes de cada lote foram pré-hidratadas empregando atmosfera saturada e substrato umedecido, até atingirem teores de água de 10, 12 e 14%. Os resultados mostraram que a pré-hidratação de sementes de ervilha utilizando atmosfera saturada ou substrato umedecido até teores de água de 10% a 14% não foi suficiente para provocar alterações acentuadas na atividade da malato desidrogenase, após seis horas de imersão das sementes em água. Os resultados mostram diferenças na expressão diferencial do sistema isoenzimático fosfatase ácida, o qual dependeu da cultivar, do método empregado para a pré-hidratação das sementes e do teor de água final. Esses resultados indicam diferenças na capacidade de reestruturação do sistema de membranas entre cultivares de tegumento liso e rugoso e sugere a necessidade de aprimoramento dos métodos de pré-hidratação de sementes a serem submetidas ao teste de condutividade elétrica.

Caracterização de cultivares de soja por descritores morfológicos e marcadores bioquímicos de proteínas e isoenzimas

A utilização de descritores morfológicos e marcadores bioquímicos de proteínas e enzimas têm sido recomendados para fins de caracterização de cultivares de soja. O objetivo do presente trabalho foi empregar tais descritores e marcadores na identificação de dez cultivares de soja. Os marcadores morfológicos avaliados nos estádios de plântula, planta e semente foram os recomendados pela Lei de Proteção de Cultivares e UPOV, mostrando-se eficientes na separação das dez cultivares. Marcadores específicos para sete das dez cultivares foram obtidos. A utilização de proteínas de armazenamento possibilitou a separação das cultivares em três grupos: 1) Conquista, BR/IAC 21 e Garantia; 2) Liderança, Confiança e Monarca; 3) Splendor, UFV 16, FT 2000 e Vencedora. Os sistemas enzimáticos superóxido dismutase, diaforase, fosfoglucomutase, esterase, álcool desidrogenase, isocitrado desidrogenase e peroxidase separaram as cultivares em seis grupos: 1) Conquista e Confiança; 2) Splendor e FT 2000; 3) UFV 16 e Garantia; 4) BRIAC 21; 5) Liderança e Monarca; 6) Vencedora. O emprego de marcadores bioquímicos de proteínas e caracterização de cultivares de soja.