Learning about brain physiology and complexity from the study of the epilepsies

The brain is a complex system, which produces emergent properties such as those associated with activity-dependent plasticity in processes of learning and memory. Therefore, understanding the integrated structures and functions of the brain is well beyond the scope of either superficial or extremely reductionistic approaches. Although a combination of zoom-in and zoom-out strategies is desirable when the brain is studied, constructing the appropriate interfaces to connect all levels of analysis is one of the most difficult challenges of contemporary neuroscience. Is it possible to build appropriate models of brain function and dysfunctions with computational tools? Among the best-known brain dysfunctions, epilepsies are neurological syndromes that reach a variety of networks, from widespread anatomical brain circuits to local molecular environments. One logical question would be: are those complex brain networks always producing maladaptive emergent properties compatible with epileptogenic substrates? The present review will deal with this question and will try to answer it by illustrating several points from the literature and from our laboratory data, with examples at the behavioral, electrophysiological, cellular and molecular levels. We conclude that, because the brain is a complex system compatible with the production of emergent properties, including plasticity, its functions should be approached using an integrated view. Concepts such as brain networks, graphics theory, neuroinformatics, and e-neuroscience are discussed as new transdisciplinary approaches dealing with the continuous growth of information about brain physiology and its dysfunctions. The epilepsies are discussed as neurobiological models of complex systems displaying maladaptive plasticity.

Molecular characterization of Cryptosporidium spp. from HIV infected patients from an urban area of Brazil

Cryptosporidium spp. are important cause of enteric disease in humans, but may also infect animals. This study describes the relative frequency of several Cryptosporidium species found in human specimens from HIV infected patients in the São Paulo municipality obtained from January to July 2007. Sequence analysis of the products of nested-PCR based on small subunit rRNA and Cryptosporidium oocyst wall protein coding genes revealed 17 (63.0%) isolates of C. hominis, four (14.8%) C. parvum, five (18.5%) C. felis and one (3.7%) C. canis. These findings suggest that, in urban environments of Brazil, the cat adapted C. felis may play a potential role in the zoonotic transmission of cryptosporidiosis whereas the anthroponotic transmission of cryptosporidiosis caused by C. hominis seems to predominate.

The use of biodiversity as source of new chemical entities against defined molecular targets for treatment of malaria, tuberculosis, and T-cell mediated diseases: a review

The modern approach to the development of new chemical entities against complex diseases, especially the neglected endemic diseases such as tuberculosis and malaria, is based on the use of defined molecular targets. Among the advantages, this approach allows (i) the search and identification of lead compounds with defined molecular mechanisms against a defined target (e.g. enzymes from defined pathways), (ii) the analysis of a great number of compounds with a favorable cost/benefit ratio, (iii) the development even in the initial stages of compounds with selective toxicity (the fundamental principle of chemotherapy), (iv) the evaluation of plant extracts as well as of pure substances. The current use of such technology, unfortunately, is concentrated in developed countries, especially in the big pharma. This fact contributes in a significant way to hamper the development of innovative new compounds to treat neglected diseases. The large biodiversity within the territory of Brazil puts the country in a strategic position to develop the rational and sustained exploration of new metabolites of therapeutic value. The extension of the country covers a wide range of climates, soil types, and altitudes, providing a unique set of selective pressures for the adaptation of plant life in these scenarios. Chemical diversity is also driven by these forces, in an attempt to best fit the plant communities to the particular abiotic stresses, fauna, and microbes that co-exist with them. Certain areas of vegetation (Amazonian Forest, Atlantic Forest, Araucaria Forest, Cerrado-Brazilian Savanna, and Caatinga) are rich in species and types of environments to be used to search for natural compounds active against tuberculosis, malaria, and chronic-degenerative diseases. The present review describes some strategies to search for natural compounds, whose choice can be based on ethnobotanical and chemotaxonomical studies, and screen for their ability to bind to immobilized drug targets and to inhibit their activities. Molecular cloning, gene knockout, protein expression and purification, N-terminal sequencing, and mass spectrometry are the methods of choice to provide homogeneous drug targets for immobilization by optimized chemical reactions. Plant extract preparations, fractionation of promising plant extracts, propagation protocols and definition of in planta studies to maximize product yield of plant species producing active compounds have to be performed to provide a continuing supply of bioactive materials. Chemical characterization of natural compounds, determination of mode of action by kinetics and other spectroscopic methods (MS, X-ray, NMR), as well as in vitro and in vivo biological assays, chemical derivatization, and structure-activity relationships have to be carried out to provide a thorough knowledge on which to base the search for natural compounds or their derivatives with biological activity.

QTL mapping for protein content in soybean cultivated in two tropical environments

The objectives of this study were to detect quantitative trait loci (QTL) for protein content in soybean grown in two distinct tropical environments and to build a genetic map for protein content. One hundred eighteen soybean recombinant inbred lines (RIL), obtained from a cross between cultivars BARC 8 and Garimpo, were used. The RIL were cultivated in two distinct Brazilian tropical environments: Cascavel county, in Paraná, and Viçosa county, in Minas Gerais (24º57'S, 53º27'W and 20º45'S, 42º52'W, respectively). Sixty-six SSR primer pairs and 65 RAPD primers were polymorphic and segregated at a 1:1 proportion. Thirty poorly saturated linkage groups were obtained, with 90 markers and 41 nonlinked markers. For the lines cultivated in Cascavel, three QTL were mapped in C2, E and N linkage groups, which explained 14.37, 10.31 and 7.34% of the phenotypic variation of protein content, respectively. For the lines cultivated in Viçosa, two QTL were mapped in linkage groups G and #1, which explained 9.51 and 7.34% of the phenotypic variation of protein content. Based on the mean of the two environments, two QTL were identified: one in the linkage group E (9.90%) and other in the group L (7.11%). In order for future studies to consistently detect QTL effects of different environments, genotypes with greater stability should be used.

Genética molecular da deficiência auditiva não-sindrômica

Aproximadamente 1/1000 recém-nascidos apresentam deficiência auditiva congênita, sendo 60% dessas de etiologia genética. Na maioria dos casos, a deficiência auditiva é uma doença multifatorial causada por ambos os fatores, genéticos e ambientais. A genética molecular da deficiência auditiva tem apresentado grandes avanços na última década, pois os genes responsáveis pela deficiência auditiva hereditária vêm sendo progressivamente mapeados e clonados. Esta revisão enfatiza a deficiência auditiva não-sindrômica, uma vez que, os genes envolvidos nesse tipo de deficiência foram identificados recentemente.

Estudo molecular em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear

OBJETIVOS: recentes progressos obtidos na biologia molecular vêm possibilitando a identificação da etiologia da surdez. A alta prevalência de mutações no gene da conexina 26 e sua facilidade de estudo possibilitam o diagnóstico. A mutação mais freqüente neste gene é a chamada 35delG. O objetivo do presente trabalho foi averiguar a incidência da mutação 35delG em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear que tiveram a surdez diagnosticada como, supostamente idiopática. MATERIAL E MÉTODO: Estudo realizado no Setor de Implantes Cocleares da Disciplina de Otorrinolaringologia e no Laboratório Genética Humana-CBMEG, UNICAMP-SP. Foram avaliadas 32 crianças candidatas e usuárias de implante coclear, apresentando perda auditiva neurossensorial severa a profunda bilateral. Para a detecção da mutação 35delG foi utilizada a técnica de PCR alelo-específico (AS-PCR), usando primers e reação em cadeia da polimerase. RESULTADOS: 69% apresentaram exame normal, 12% foram homozigotos e 19% dos casos foram heterozigotos. A mutação 35delG em heterozigose não diagnostica a causa da surdez apenas comprova que o paciente é portador dessa mutação. CONCLUSÃO: No presente estudo, os dados obtidos confirmaram a alta prevalência da mutação 35delG no gene GJB2 em casos de perda auditiva neurossensorial não-sindrômica bilateral profunda, resultado que concorda com a literatura. Foi possível, também, diagnosticar como genética a causa da surdez em uma parcela significativa de crianças. Estes dados reforçam a importância do estudo molecular em pacientes com surdez de origem supostamente idiopática, uma vez que esse exame possibilita esclarecer a etiologia da perda auditiva.

Interação entre audiologia e genética no estudo de uma família: a complexidade do diagnóstico molecular e do aconselhamento genético

A deficiência auditiva como déficit sensorial mais comum tem dentre suas diferentes etiologias as alterações genéticas. Assim, é importante que a investigação audiológica se associe à busca do diagnóstico etiológico. OBJETIVO: Relatar o perfil audiológico e genético de três irmãos portadores de deficiência auditiva neurossensorial não-sindrômica. MATERIAL E MÉTODO: Estudo de caso de três irmãos, do sexo masculino, com 3, 5 e 16 anos, respectivamente, submetidos à avaliação audiológica comportamental e eletrofisiológica, e estudo molecular. RESULTADOS: Os achados audiológicos mostraram: audiometria do tipo neurossensorial, bilateral, simétrica, de grau moderado a moderadamente severo e configuração descendente acentuada. EOAT e EOAPD ausentes nos dois irmãos mais novos. PEATE compatível com perda auditiva moderadamente severa a severa. Presença do P300 com latências dentro da normalidade bilateralmente no irmão mais velho. Os achados do exame molecular mostraram que as duas crianças mais novas eram heterozigotos para a mutação 35delG no gene GJB2 e o mais velho não apresentava essa mutação. CONCLUSÃO: A associação das avaliações fonoaudiológicas e genéticas permite o diagnóstico etiológico de perdas auditivas que à primeira vista são semelhantes, mas que não obedecem à mesma estrutura genética. Os estudos moleculares devem ser abrangentes, evitando diagnósticos precipitados que prejudiquem o aconselhamento genético.

Identificação do papilomavírus humano por biologia molecular em mulheres assintomáticas

OBJETIVO: Verificar a associação entre fatores epidemiológicos e infecção genital pelo papilomavírus humano (HPV). MÉTODOS: Realizou-se estudo transversal com 975 mulheres atendidas em um serviço público de rastreamento para o câncer cervical, em Porto Alegre, Brasil. As mulheres foram consideradas infectadas pelo HPV quando apresentaram o teste de DNA positivo para esse vírus, tanto pelo método de captura híbrida II (CH II) como pelo método de reação em cadeia da polimerase (PCR). Mulheres infectadas pelo HPV foram comparadas com mulheres não infectadas oriundas da mesma população. RESULTADOS: Foram estudadas 975 mulheres. A prevalência observada de HPV (pela combinação dos métodos de DNA) foi de 27%. Quando a análise de cada método de DNA foi feito isoladamente, a prevalência de HPV-DNA foi de 15% para a CH II e de 16% para PCR. Regressão logística múltipla incondicional foi utilizada na identificação dos fatores associados à infecção pelo HPV. Foi encontrada associação positiva com as seguintes variáveis: anos de escolaridade (11 anos: OR=2,05; IC95%=1,31; 3,20; referência: até oito anos de escolaridade); ser casada (OR=1,69; IC95%=0,78; 2,00; referência: ser solteira); parceiros sexuais ao longo da vida (dois parceiros: OR=1,67; IC95%=1,01; 2,77; quatro ou mais: OR=2,18; IC95%=1,15; 4,13; referência: um parceiro); idade da primeira relação sexual (15-16 anos: OR=4,05; IC95%=0,89; 18,29; referência: > ou = 22 anos). CONCLUSÕES: Vários fatores parecem estar associados à presença de infecção genital pelo HPV, especialmente aqueles referentes ao comportamento sexual (idade da primeira relação sexual, número de parceiros sexuais ao longo da vida e estado marital) e aqueles relacionados à situação socioeconômica (escolaridade).

Tuberculose resistente: revisão molecular

O progresso na compreensão dos mecanismos de resistência aos fármacos usados no tratamento da tuberculose tem permitido o desenvolvimento de novos métodos para a detecção da tuberculose resistente. A resistente aos fármacos representa uma ameaça para os programas de controle da tuberculose. Para tanto, é necessário conhecer o padrão de sensibilidade das linhagens para fornecer o tratamento adequado. Os estudos moleculares dos mecanismos de ação dos fármacos antituberculose têm elucidado as bases genéticas da resistência aos fármacos em Mycobacterium tuberculosis. Os mecanismos de resistência aos fármacos na tuberculose são causados por mutações cromossomais em diferentes genes da bactéria. Durante a exposição aos fármacos, há uma pressão seletiva favorecendo o desenvolvimento de linhagens resistentes. A tuberculose multirresistente é um problema nacional e internacional que traz sérias dificuldades para o controle global da doença. Realizou-se uma revisão sobre os mecanismos moleculares associados à resistência aos fármacos com ênfase nas novas perspectivas para detectar os isolados resistentes.

Worldwide molecular epidemiology of HIV

Human immunodeficiency virus (HIV) is the worldwide disseminated causative agent of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). HIV is a member of the Lentivirus genus of Retroviridae family and is grouped in two types named HIV-1 and HIV-2. These viruses have a notable ability to mutate and adapt to the new conditions of human environment. A large incidence of errors at the transcriptional level results in changes on the genetic bases during the reproductive cycle. The elevated genomic variability of HIV has carried important implications for the diagnosis, treatment and prevention as well as epidemiologic investigations. The present review describes important definitions and geographical distribution of subtypes, circulating recombinant forms and other genomic variations of HIV. The present study aimed at leading students of Biomedical Sciences and public health laboratory staff guidance to general and specific knowledge about the genomic variability of the HIV.

Fracionamento do veneno Crotalus durissus terrificus por cromatografia de exclusão molecular

Através da técnica de cromatografia de exclusão molecular utilizando Sephadex G-75 foram estudadas as diferentes frações do veneno de Crotalus durissus terrificus, uma das serpentes peçonhentas mais comuns no Brasil. Foram obtidos 4 picos (correspondentes às frações 32, 60, 86 e 103) com peso molecular variando de 4.000 a 150.000. As frações de todo o diagrama de gel filtração foram triadas através de reação de imunoeletroforese a fim de se verificar suas cargas e velocidade de migração. As linhas de precipitação encontradas foram comparadas às 11 linhas apresentadas pela reação de imunoeletroforese do veneno total contra o soro anti-crotálico. Constatou-se que as frações de um mesmo pico apresentavam características próprias com exceção da fração 54 (subida do pico II) que mostrou diferenças significativas em relação à fração 60. Após a triagem foram escolhidas as frações de cada pico onde as linhas de precipitação foram mais nítidas e intensas, para estudo de identidade através da reação de difusão radial dupla e letalidade comparada a concentração de 0,0625 mg/ml do veneno total que corresponde a DL50 em camundongo pelo método de SPEARM & KÄRBER. As frações 32, 86 e 103 correspondentes respectivamente aos picos I, III e IV apresentaram letalidade nula ou negligenciada e a fração II foi a mais tóxica.

The ecology of Triatoma sordida in natural environments in two different regions of the state of Minas Gerais, Brazil

A study was undertaken about T. sordida in the natural environment in two different regions of the state of Minas Gerais: Itapagipe (Triângulo), an area of cerrado modified by the formation of fields of pasture and agriculture, and Mato Verde (north) an area of transition between caatinga and cerrado with profound deforestation in the last years due to the expansion of cotton cultivation. In both regions the principal ecotopes identified were hollow trees and the bark of live or dead trees, where the occurrence of a food source is not frequent. In this environment, the triatomines utilize various food sources; opposums appear to represent an important source of infection. In the north of Minas, a greater concentration of reservoirs and vectors was observed than in the Triángulo which could explain the higher level of infection of the triatomines in the north. Close attention to the process of domiciliation of T. sordida in the north of Minas is recommended where an extensive intervention by man in the natural environment has occurred and where a rise in the population of triatomines in the peridomestic environment has been observed in recent years.