Medicinal products: regulation of biosynthesis in space and time

We live in a "Demon-Haunted World". Human health care requires the ever increasing resistance of pathogens to be confronted by a correspondingly fast rate of discovery of novel antibiotics. One of the possible strategies towards this objective involves the rational localization of bioactive phytochemicals. The conceptual basis of the method consists in the surprisingly little known gearings of natural products with morphology, ecology and evolution of their plant source, i. e. an introspection into the general mechanisms of nature.

Studies on the production and regulation of interleukin, IL-13, IL-4 and interferon-gamma in human Schistosomiasis mansoni

The production and regulation of interleukin (IL) IL-13, IL-4 and interferon-gamma was evaluated in different clinical forms of human schistosomiasis. The mechanisms of immune regulation are apparently different in the various clinical stages of the disease, some of them being antigen specific.

Regulation of endothelial derived nitric oxide in health and disease

Endothelial nitric oxide synthase (eNOS) is the primary physiological source of nitric oxide (NO) that regulates cardiovascular homeostasis. Historically eNOS has been thought to be a constitutively expressed enzyme regulated by calcium and calmodulin. However, in the last five years it is clear that eNOS activity and NO release can be regulated by post-translational control mechanisms (fatty acid modification and phosphorylation) and protein-protein interactions (with caveolin-1 and heat shock protein 90) that direct impinge upon the duration and magnitude of NO release. This review will summarize this information and apply the post-translational control mechanisms to disease states.

Regulation of stem cell factor expression in inflammation and asthma

Stem cell factor (SCF) is a major mast cell growth factor, which could be involved in the local increase of mast cell number in the asthmatic airways. In vivo, SCF expression increases in asthmatic patients and this is reversed after treatment with glucocorticoids. In vitro in human lung fibroblasts in culture, IL-1beta, a pro-inflammatory cytokine, confirms this increased SCF mRNA and protein expression implying the MAP kinases p38 and ERK1/2 very early post-treatment, and glucocorticoids confirm this decrease. Surprisingly, glucocorticoids potentiate the IL-1beta-enhanced SCF expression at short term treatment, implying increased SCF mRNA stability and SCF gene transcription rate. This potentiation involves p38 and ERK1/2. Transfection experiments with the SCF promoter including intron1 also confirm this increase and decrease of SCF expression by IL-1beta and glucocorticoids, and the potentiation by glucocorticoids of the IL-1beta-induced SCF expression. Deletion of the GRE or kappaB sites abolishes this potentiation, and the effect of IL-1beta or glucocorticoids alone. DNA binding of GR and NF-kappaB are also demonstrated for these effects. In conclusion, this review concerns new mechanisms of regulation of SCF expression in inflammation that could lead to potential therapeutic strategy allowing to control mast cell number in the asthmatic airways.

Four whole-istic aspects of schistosome granuloma biology: fractal arrangement, internal regulation, autopoietic component and closure

This paper centers on some whole-istic organizational and functional aspects of hepatic Schistosoma mansoni granuloma, which is an extremely complex system. First, it structurally develops a collagenic topology, originated bidirectionally from an inward and outward assembly of growth units. Inward growth appears to be originated from myofibroblasts derived from small portal vessel around intravascular entrapped eggs, while outward growth arises from hepatic stellate cells. The auto-assembly of the growth units defines the three-dimensional scaffold of the schistosome granulomas. The granuloma surface irregularity and its border presented fractal dimension equal to 1.58. Second, it is internally regulated by intricate networks of immuneneuroendocrine stimuli orchestrated by leptin and leptin receptors, substance P and Vasoactive intestinal peptide. Third, it can reach the population of ± 40,000 cells and presents an autopoietic component evidenced by internal proliferation (Ki-67+ Cells), and by expression of c-Kit+ Cells, leptin and leptin receptor (Ob-R), granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF-R), and erythropoietin (Epo-R) receptors. Fourth, the granulomas cells are intimately connected by pan-cadherins, occludin and connexin-43, building a state of closing (granuloma closure). In conclusion, the granuloma is characterized by transitory stages in such a way that its organized structure emerges as a global property which is greater than the sum of actions of its individual cells and extracellular matrix components.

The importance of apoptosis for immune regulation in Chagas disease

Host cell apoptosis plays an important immune regulatory role in parasitic infections. Infection of mice with Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease, induces lymphocyte apoptosis. In addition, phagocytosis of apoptotic cells stimulates the growth of T. cruzi inside host macrophages. In spite of progress made in this area, the importance of apoptosis in the pathogenesis of Chagas disease remains unclear. Here we review the evidence of apoptosis in mice and humans infected with T. cruzi. We also discuss the mechanisms by which apoptosis can influence underlying host responses and tissue damage during Chagas disease progression.

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.

Chromatin regulation in schistosomes and histone modifying enzymes as drug targets

Only one drug is currently available for the treatment and control of schistosomiasis and the increasing risk of selecting strains of schistosome that are resistant to praziquantel means that the development of new drugs is urgent. With this objective we have chosen to target the enzymes modifying histones and in particular the histone acetyltransferases and histone deacetylases (HDAC). Inhibitors of HDACs (HDACi) are under intense study as potential anti-cancer drugs and act via the induction of cell cycle arrest and/or apoptosis. Schistosomes like other parasites can be considered as similar to tumours in that they maintain an intense metabolic activity and rate of cell division that is outside the control of the host. We have shown that HDACi can induce apoptosis and death of schistosomes maintained in culture and have set up a consortium (Schistosome Epigenetics: Targets, Regulation, New Drugs) funded by the European Commission with the aim of developing inhibitors specific for schistosome histone modifying enzymes as novel lead compounds for drug development.

Regulatory volume decrease in Leishmania mexicana: effect of anti-microtubule drugs

The trypanosomatid cytoskeleton is responsible for the parasite's shape and it is modulated throughout the different stages of the parasite's life cycle. When parasites are exposed to media with reduced osmolarity, they initially swell, but subsequently undergo compensatory shrinking referred to as regulatory volume decrease (RVD). We studied the effects of anti-microtubule (Mt) drugs on the proliferation of Leishmania mexicana promastigotes and their capacity to undergo RVD. All of the drugs tested exerted antiproliferative effects of varying magnitudes [ansamitocin P3 (AP3)> trifluoperazine > taxol > rhizoxin > chlorpromazine]. No direct relationship was found between antiproliferative drug treatment and RVD. Similarly, Mt stability was not affected by drug treatment. Ansamitocin P3, which is effective at nanomolar concentrations, blocked amastigote-promastigote differentiation and was the only drug that impeded RVD, as measured by light dispersion. AP3 induced 2 kinetoplasts (Kt) 1 nucleus cells that had numerous flagella-associated Kts throughout the cell. These results suggest that the dramatic morphological changes induced by AP3 alter the spatial organisation and directionality of the Mts that are necessary for the parasite's hypotonic stress-induced shape change, as well as its recovery.

Oxidative stress enhances the expression of sulfur assimilation genes: preliminary insights on the Enterococcus faecalis iron-sulfur cluster machinery regulation

The Firmicutes bacteria participate extensively in virulence and pathological processes. Enterococcus faecalis is a commensal microorganism; however, it is also a pathogenic bacterium mainly associated with nosocomial infections in immunocompromised patients. Iron-sulfur [Fe-S] clusters are inorganic prosthetic groups involved in diverse biological processes, whose in vivo formation requires several specific protein machineries. Escherichia coli is one of the most frequently studied microorganisms regarding [Fe-S] cluster biogenesis and encodes the iron-sulfur cluster and sulfur assimilation systems. In Firmicutes species, a unique operon composed of the sufCDSUB genes is responsible for [Fe-S] cluster biogenesis. The aim of this study was to investigate the potential of the E. faecalis sufCDSUB system in the [Fe-S] cluster assembly using oxidative stress and iron depletion as adverse growth conditions. Quantitative real-time polymerase chain reaction demonstrated, for the first time, that Gram-positive bacteria possess an OxyR component responsive to oxidative stress conditions, as fully described for E. coli models. Likewise, strong expression of the sufCDSUB genes was observed in low concentrations of hydrogen peroxide, indicating that the lowest concentration of oxygen free radicals inside cells, known to be highly damaging to [Fe-S] clusters, is sufficient to trigger the transcriptional machinery for prompt replacement of [Fe-S] clusters.

Prevalence of nursing diagnosis of fluid volume excess in patients undergoing hemodialysis

Objective: To identify the prevalence of nursing diagnosis of fluid volume excess and their defining characteristics in hemodialysis patients and the association between them. Method: Cross-sectional study conducted in two steps. We interviewed 100 patients between the months of December 2012 and April 2013 in a teaching hospital and one hemodialysis clinic. The inference was performed by diagnostician nurses between July and September 2013. Results: The diagnostic studied was identified in 82% of patients. The characteristics that were statistically associated: bounding pulses, pulmonary congestion, jugular vein distention, edema, change in electrolytes, weight gain, intake greater than output and abnormal breath sounds. Among these, edema and weight gain had the highest chances for the development of this diagnostic. Conclusion: The analyzed diagnostic is prevalent in this population and eight characteristics presented significant association.


Comparação entre dois métodos para a determinação do volume de escoamento superficial

A determinação do volume máximo de escoamento superficial é fundamental para o dimensionamento de diversos tipos de obras hidráulicas, constituindo o parâmetro de maior importância no projeto de sistemas de terraceamento em nível. A determinação incorreta do volume escoado superficialmente gera imprecisões no dimensionamento destes sistemas que, quando superdimensionados, apresentam elevado custo de instalação. Tendo em vista esses aspectos, o presente trabalho teve por objetivo comparar os valores de volume máximo de escoamento superficial, obtidos por meio do método empírico do número da curva, desenvolvido pelo Serviço de Conservação de Solos dos Estados Unidos, com aqueles obtidos por meio do método desenvolvido por Pruski e colaboradores, baseado em princípios consagrados na hidrologia. O desempenho dos dois métodos foi analisado com base nas condições pluviométricas correspondentes a Belo Horizonte e Uberlândia, para período de retorno de 10 anos. Evidenciaram-se grandes diferenças entre os valores de volume de escoamento superficial obtidos pelos dois métodos, as quais se mostraram mais acentuadas para maiores velocidades de infiltração de água no solo, tendo o método proposto por Pruski e colaboradores apresentado comportamento mais condizente com a realidade.

Balanço de água no volume de solo explorado pelo sistema radicular de uma planta de citros

A produtividade das culturas agrícolas, associada às condições climáticas e edáficas, depende da disponibilidade de água e nutrientes no solo em época e quantidades apropriadas. A falta ou excesso de água no solo são fatores limitantes ao crescimento vegetal e podem diminuir a produtividade. Portanto, estudos que levem a um melhor entendimento de como a água se comporta na zona radicular de uma cultura agrícola no campo são de importância indiscutível ao adequado manejo agrícola. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o método do balanço de água no solo aplicado ao volume de solo explorado pelo sistema radicular de uma planta de citros, considerando cinco profundidades de solo e cinco distâncias horizontais do tronco em duas direções a partir do tronco (uma ao longo e outra perpendicular à linha de plantas) e, então, verificar a contribuição de cada uma das camadas de solo avaliadas à evapotranspiração real da planta. O experimento foi realizado num Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico argissólico em um pomar de citros, no município de Piracicaba (SP), durante dois períodos, um seco (40 dias) e um chuvoso (37 dias). Para atender ao objetivo proposto, um conjunto de 25 tensiômetros (cinco profundidades x cinco distâncias do tronco) foi instalado ao longo da linha e um outro, idêntico, perpendicular à linha, em direção à entrelinha. A armazenagem foi calculada a partir das leituras dos dois conjuntos de 25 tensiômetros cujos potenciais mátricos determinados foram convertidos em umidades volumétricas pelas curvas de retenção da água no solo. A drenagem interna e a ascensão capilar foram estimadas a partir das leituras diárias dos tensiômetros e da função K(fim) (condutividade hidráulica em função do potencial mátrico), por meio da equação de Darcy-Buckingham. Esta função K(fim) para cada profundidade foi determinada pelo método do perfil instantâneo realizado em área adjacente. A precipitação pluvial foi medida por pluviômetro com aquisição automática de dados instalado na área. Os resultados obtidos mostraram que o método do balanço de água proposto foi adequado para avaliar quanto cada camada de solo da zona radicular da planta contribuiu para o consumo total de água (evapotranspiração real) da planta, nos dois períodos estudados. Nesse sentido, a camada de 0,00 a 0,60 m de profundidade mostrou ser a que a planta deva apresentar maior volume de raízes ativas, de acordo com sua maior contribuição ao consumo de água pela planta.

Relações da rugosidade superficial do solo com o volume de chuva e com a estabilidade de agregados em água

A rugosidade superficial do solo é afetada, dentre outros fatores, pelo tipo de preparo, volume de chuva e estabilidade dos agregados estruturais diante da ação destrutiva da água. Em um Inceptisol, num experimento de erosão sob chuva natural realizado há 15 anos, no Sul da região do Planalto Catarinense, Brasil, avaliou-se a rugosidade superficial, a qual foi expressa por meio dos índices: rugosidade (RR), tortuosidade (T) e diferença de elevação limite (LD), no cultivo do milho, em 2003, e no cultivo da aveia, em 2004, em cujos períodos experimentais precipitaram 229 e 350 mm de chuva, respectivamente. Além disso, em 2004, entre os dois cultivos, avaliou-se a estabilidade dos agregados em água, expressa pelo diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados. Os tratamentos de sistemas de manejo do solo foram: preparo convencional (PC) com uma aração + duas gradagens; cultivo mínimo (CM) com uma escarificação + uma gradagem, e semeadura direta (SD), ambos cultivados com milho e aveia, além de um tratamento adicional sem cultivo do solo (SC) em preparo convencional com uma aração + duas gradagens. A rugosidade foi avaliada em cinco oportunidades no cultivo do milho e em quatro da aveia, sendo a primeira avaliação imediatamente após o preparo do solo, e as demais, em intervalos sucessivos de 15 dias. A rugosidade inicial do solo foi alta e diminuiu com o aumento do volume das chuvas nos tratamentos SC, PC e CM, enquanto, na SD, a rugosidade foi alta apenas no cultivo da aveia e apresentou variação muito pequena com o aumento da chuva. O SC apresentou a maior redução da rugosidade ao acaso, enquanto a menor redução ocorreu na SD. A rugosidade superficial foi reduzida da condição original, na qual não se retiraram os efeitos da pendente e das marcas do preparo do solo, para a condição ao acaso, na qual esses efeitos foram retirados. A rugosidade superficial ao acaso relacionou-se inversamente com o volume das chuvas naturais. O decaimento máximo da rugosidade ao acaso relacionou-se inversamente com o DMP e com o DMG dos agregados estruturais.

Mudanças de volume devido à variação do teor de água em um vertissolo no semiárido de Pernambuco

A instabilidade volumétrica de solos devido à mudança no teor de água é complexa e influenciada por vários fatores, entre os quais se incluem o tipo de solo, condicionantes climáticos e estados de tensão. Os Vertissolos estão entre os solos que experimentam mudança de volume, sendo uma de suas principais características morfológicas os slickensides, resultantes da sua capacidade de se contrair e fissurar com o ressecamento e se expandir com o umedecimento. Os solos que variam de volume, quando inundados por água, demandam cuidado extra, independentemente do uso que se quer dar a eles: agropecuário, para obra de engenharia ou ambos. O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de ensaios edométricos simples e duplos com diferentes valores de umidade inicial e tensões externas aplicadas, a variação do volume e da tensão de expansão do solo, devido à mudança do teor de água, em um Vertissolo coletado no município de Petrolândia-PE. A tensão de expansão foi avaliada por seis métodos distintos. Os resultados mostram que a expansão, contração ou colapso do solo dependem do teor de umidade inicial e da tensão externa aplicada. A tensão de expansão é influenciada pelo caminho de tensão aplicado. As variações de volume, com o tempo, devido ao processo de mudança de umidade do solo, podem ser de expansão, expansão e colapso e só de colapso ou contração. Conclui-se que a variação de volume, devido à variação do teor de água, está associada à condição inicial em que se encontra o solo e àquela a que será submetido.