Growth performance and energetic metabolism of pacu, Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887), fed diets supplemented with ammonium metavanadate

Vanadium compounds mimic most of the metabolic effects of insulin, suggesting that it might be useful to improve utilization of dietary carbohydrate. This work evaluated the effect of dietary ammonium metavanadate (H(4)NO(3)V) on the growth performance and energy metabolism of pacu, an omnivorous South America characin. Two hundred and eighty-eight fish were distributed into four blocks according to the body weight (21.8 +/- 1.7, 28.5 +/- 2.0, 28.4 +/- 1.9, 35.7 +/- 1.9 g), stocked in 24 plastic tanks and fed twice daily with isonitrogenous and isoenergetic diets containing six levels of H(4)NO(3)V (0, 10, 50, 100, 300 and 1000 mg kg(-1)) for 60 days. Increasing levels of dietary ammonium metavanadate did not improve growth (P > 0.05), and the highest level of inclusion (1000 mg kg(-1)) reduced performance (P < 0.05). Blood glucose levels decreased (P < 0.05) in fish fed 300 and 1000 mg kg(-1) H(4)NO(3)V, but no differences were observed in other blood metabolites. A slight increase in muscle lipid content was observed in fish fed a diet containing 300 mg kg(-1) H(4)NO(3)V. Based on the results of this study, there is no benefit in supplementing pacu diets with metavanadate.

Growth hormone and heart failure: Oxidative stress and energetic metabolism in rats

Several evidences point for beneficial effects of growth hormone (GH) in heart failure (HF). Taking into account that HF is related with changes in myocardial oxidative stress and in energy generation from metabolic pathways, it is important to clarify whether GH increase or decrease myocardial oxidative stress and what is its effect on energetic metabolism in HF condition. Thus, this study investigated the effects of two different doses of GH on energetic metabolism and oxidative stress in myocardium of rats with HF. Male Wistar rats (n = 25) were submitted to aortic stenosis (AS). The HF was evidenced by tachypnea and echocardiographic criteria around 28 weeks of AS. The rats were then randomly divided into three groups: (HF) with HF, treated with saline (0.9% NaCl); (HF-GHI), treated with 1 mk/kg/day recombinant human growth hormone (rhGH), and (HF-GH2) treated with 2 mg/kg/day rhGH. GH was injected, subcutaneously, daily for 2 weeks. A control group (sham; n = 12), with the same age of the others rats was evaluated to confirm data for AS. HF had lower IGF-I (insulin-like growth factor-I) than sham-operated rats, and both GH treatments normalized IGF-I level. HF-GH1 animals had lower lipid hydroperoxide (LH), LH/total antioxidant substances (TAS) and glutathione-reductase than HF. Glutathione peroxidase (GSH-Px), hydroxyacyl coenzyme-A dehydrogenase, lactate dehydrogenase(LDH) were higher in HF-GH1 than in HF. HF-GH2 compared with HF, had increased LH/TAS ratio, as well as decreased oxidized glutathione and LDH activity. Comparing the two GH doses, GSH-Px, superoxide dismutase and LDH were lower in HF-GH2 than in HF-GHI. In conclusion, GH effects were dose-dependent and both tested doses did not aggravate the heart dysfunction. The higher GH dose, 2 mg/kg exerted detrimental effects related to energy metabolism and oxidative stress. The lower dose, 1 mg/kg GH exerted beneficial effects enhancing antioxidant defences, reducing oxidative stress and improving energy generation in myocardium of rats with heart failure. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Conjugated linoleic acid and cardiac health: Oxidative stress and energetic metabolism in standard and sucrose-rich diets

Studies on conjugated linoleic acid ingestion and its effect on cardiac tissue are necessary for the safe utilization of this compound as supplement for weight loss. Male Wistar 24-rats were divided into four groups (n = 6):(C)given standard chow, water and 0.5 ml saline, twice a week by gavage; (C-CLA)receiving standard chow, water and 0.5 ml of conjugated linoleic acid, twice a week, by gavage; (S)given standard chow, saline by gavage, and 30% sucrose in its drinking water; (S-CLA)receiving standard chow, 30% sucrose in its drinking water and conjugated linoleic acid. After 42 days of treatment S rats had obesity with increased abdominal-circumference, dyslipidemia, oxidative stress and myocardial lower citrate synthase(CS) and higher lactate dehydrogenase(LDH) activities than C. Conjugated linoleic acid had no effects on morphometric parameters in C-CLA, as compared to C, but normalized morphometric parameters comparing S-CLA with S. There was a negative correlation between abdominal adiposity and resting metabolic rate. Conjugated linoleic acid effect, enhancing fasting-VO2/surface area, postprandial-carbohydrate oxidation and serum lipid hydroperoxide resembled to that of the S group. Conjugated linoleic acid induced cardiac oxidative stress in both fed conditions, and triacylglycerol accumulation in S-CLA rats. Conjugated linoleic acid depressed myocardial LDH comparing C-CLA with C, and beta-hydroxyacyl-coenzyme-A dehydrogenase/CS ratio, comparing S-CLA with S. In conclusion, dietary conjugated linoleic acid supplementation for weight loss can have long-term effects on cardiac health. Conjugated linoleic acid, isomers c9, t11 and t10, c12 presented undesirable pro-oxidant effect and induced metabolic changes in cardiac tissue. Nevertheless, despite its effect on abdominal adiposity in sucrose-rich diet condition, conjugated linoleic acid may be disadvantageous because it can lead to oxidative stress and dyslipidemic profile. (c) 2007 Elsevier B.V All rights reserved.

Growth performance and energetic metabolism of pacu, Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887), fed diets supplemented with ammonium metavanadate

Vanadium compounds mimic most of the metabolic effects of insulin, suggesting that it might be useful to improve utilization of dietary carbohydrate. This work evaluated the effect of dietary ammonium metavanadate (H(4)NO(3)V) on the growth performance and energy metabolism of pacu, an omnivorous South America characin. Two hundred and eighty-eight fish were distributed into four blocks according to the body weight (21.8 +/- 1.7, 28.5 +/- 2.0, 28.4 +/- 1.9, 35.7 +/- 1.9 g), stocked in 24 plastic tanks and fed twice daily with isonitrogenous and isoenergetic diets containing six levels of H(4)NO(3)V (0, 10, 50, 100, 300 and 1000 mg kg(-1)) for 60 days. Increasing levels of dietary ammonium metavanadate did not improve growth (P > 0.05), and the highest level of inclusion (1000 mg kg(-1)) reduced performance (P < 0.05). Blood glucose levels decreased (P < 0.05) in fish fed 300 and 1000 mg kg(-1) H(4)NO(3)V, but no differences were observed in other blood metabolites. A slight increase in muscle lipid content was observed in fish fed a diet containing 300 mg kg(-1) H(4)NO(3)V. Based on the results of this study, there is no benefit in supplementing pacu diets with metavanadate.

Effect of fipronil on energy metabolism in the perfused rat liver

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Hemodinâmica cardíaca e o metabolismo energético mitocondrial de camundongos adultos hiperalimentados na lactação

O desequilíbrio nutricional no início da vida leva ao desenvolvimento da obesidade, diabetes e doenças cardiovasculares na idade adulta. Este estudo teve como objetivo analisar os efeitos a longo prazo da hiperalimentação na lactação por meio do modelo de redução da ninhada na hemodinâmica e bioenergética cardíaca. Vinte e quatro camundongos machos Swiss adultos foram divididos em dois grupos (controle e hiperalimentado) submetidos a duas condições (linha de base e isquemia/reperfusão) formando quatro grupos no total: grupo controle linha de base (GCLB), grupo controle isquemia/reperfusão (GCIR), grupo hiperalimentado linha de base (GHLB) e o grupo hiperalimentado isquemia/reperfusão (GHIR), todos com seis camundongos/grupo. As alterações cardíacas foram analisadas por meio da hemodinâmica cardíaca, da respiração mitocondrial e da biologia molecular. Os parâmetros hemodinâmicos analisados foram a velocidade de contração (Max dP/dt), a velocidade de relaxamento (Min dP/dt), o tempo de relaxamento cardíaco isovolumétrico (Tau) e os batimentos por minuto (BPM). A respiração mitocondrial foi avaliada por meio da razão do controle respiratório (RCR) na oxidação de carboidratos e ácidos gordos, e finalmente, a biologia molecular, através de proteínas-chave como a proteína quinase B (AKT), a proteína quinase ativada por adenosina monofosfato (AMPK), a carnitina palmitoil transferase 1 (CPT-1), a proteína desacopladora 2 (UCP2), o 4-hidroxinonenal (4-HNE) e a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH). Os camundongos do GH desenvolveram maior peso corporal (30,95%, P<0,001), gordura epididimal (68,64%, P<0,001), gordura retroperitoneal (109,38%, P<0,01) e glicemia de jejum (19,52%, P<0,05) comparados aos do GC. Os parâmetros Max dP/dt e BPM apresentaram diminuição no GHIR quando comparado ao GHLB (P<0,001 e P<0,05). O parâmetro Min dP/dt apresentou-se reduzido no GCIR e GHIR quando comparado aos grupos GCLB e GCLB (P<0,05; P<0,0001 respectivamente). Camundongos do GHIR apresentaram redução do Tau quando comparado aos grupos GCIR e GHLB (P<0,0001). Estes desequilíbrios na hemodinâmica cardíaca foram associados a função mitocondrial, uma vez que, o GHLB apresenta a RCR reduzida para oxidação de ácidos graxos e carboidratos (P<0,05 e P<0,01, respectivamente) e o GHIR apenas na oxidação dos ácidos graxos (P<0,01). Além disso, o GHIR apresentou diversas alterações nas proteínas-chave do metabolismo energético cardíaco, como diminuição do conteúdo de AKT (P<0,05) e aumento do conteúdo de CPT-1 (P<0,05), 4-HNE (P<0,05) e GAPDH (P<0,05) quando comparado ao CGIR. Finalmente, a expressão do mRNA para CPT1, GAPDH e UCP2 foi aumentada no GHIR quando comparado aos GCIR (P<0,05) e GHLB (P<0,05). A expressão de mRNA para UCP2 e CPT-1 foi reduzida no GCIR quando comparado ao GCLB (P<0,01 e P<0,05, respectivamente). O estudo apresenta resultados consistentes, demonstrando efeitos deletérios sobre o metabolismo cardíaco adulto resultante de alterações nutricionais durante a lactação.

Methodologies for a sustainable development of estuarine ecosystems

As zonas costeiras, estuarinas e lagunares são consideradas áreas muito produtivas e dotadas de grande biodiversidade sendo, por isso, consideradas de elevado valor ecológico e económico. No entanto, nas últimas décadas tem vindo a verificar-se um aumento da contaminação destes ecossistemas como resultado de diversas actividades antrópicas. As abordagens actualmente disponíveis para avaliação do impacto da poluição em ecossistemas estuarinos e lagunares apresentam diversos tipos de lacunas, pelo que é importante desenvolver metodologias mais eficazes com organismos autóctones. Neste contexto, o objectivo central desta dissertação consistiu em desenvolver e validar métodos ecologicamente relevantes para avaliação da contaminação estuarina e dos seus efeitos, utilizando o góbio-comum (Pomatoschistus microps), quer como organismo-teste quer como espécie sentinela, devido à importante função que desempenha nas cadeias tróficas de diversos estuários da costa Portuguesa. A Ria de Aveiro foi seleccionada como área de estudo principalmente pelo facto de possuir zonas com diferentes tipos de contaminação predominante e de haver conhecimento científico de base abundante e de elevada qualidade sobre este ecosistema. Na primeira fase do estudo, foram investigados os efeitos agudos de dois hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) (benzo[a]pireno e antraceno), de um fuel-óleo e de dois metais (cobre e mercúrio) em P. microps, utilizando ensaios laboratoriais baseados em biomarcadores e em parâmetros comportamentais, os quais foram avaliados utilizando um dispositivo expressamente desenvolvido para o efeito, designado por speed performance device (SPEDE). Como biomarcadores foram utilizados parâmetros envolvidos em funções fisiológicas determinantes para a sobrevivência e desempenho dos animais (neurotransmissão, obtenção de energia, destoxificação e defesas anti-oxidantes), nomeadamente a actividade das enzimas acetilcolinesterase, lactato desidrogenase, CYP1A1, glutationa S-transferases, glutationa reductase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, catalase, tendo ainda sido determinados os níveis de peroxidação lipídica como indicador de danos oxidativos. De forma global, os resultados indicaram que os agentes e a mistura testados têm a capacidade de interferir com a função neurológica, de alterar as vias utilizadas para obtenção de energia celular, induzir as defesas antioxidantes e, no caso do cobre e do mercúrio, de causarem peroxidação lipídica. Foram ainda obtidas relações concentração-resposta a nível dos parâmetros comportamentais testados, nomeadamente a capacidade de nadar contra a corrente e a distância percorrida a nadar contra o fluxo de água, sugerindo que os agentes testados podem, por exemplo, diminuir a capacidade de fuga aos predadores, as probabilidades de captura de presas e o sucesso reprodutivo. Na segunda fase, tendo sido já adaptadas técnicas para determinação de vários biomarcadores em P. microps e estudada a sua resposta a dois grupos de poluentes particularmente relevantes em ecossistemas estuarinos e lagunares (metais e HAPs), foi efectuado um estudo de monitorização utilizando P. microps como bioindicador e que incluiu diversos parâmetros ecológicos e ecotoxicológicos, nomedamente: 20 parâmetros indicativos da qualidade da água e do sedimento, concentração de 9 metais em sedimentos e no corpo de P. microps, 8 biomarcadores e 2 índices de condição na espécie seleccionada. A amostragem foi efectuada em quatro locais da Ria de Aveiro, um considerado como referência (Barra) e três com diferentes tipos predominantes de contaminação (Vagueira, Porto de Aveiro e Cais do Bico), sazonalmente, durante um ano. Os resultados obtidos permitiram uma caracterização ecotoxicológica dos locais, incluindo informação sobre a qualidade da água, concentrações de contaminantes ambientais prioritários nos sedimentos e nos tecidos de P. microps, capacidade desta espécie para bioacumular metais, efeitos exercidos pelas complexas misturas de poluentes presentes em cada uma das zonas de amostragem nesta espécie e possíveis consequências para a população. A análise multivariada permitiu analisar de forma integrada todos os resultados, proporcionando informação que não poderia ser obtida analisando os dados de forma compartimentalizada. Em conclusão, os resultados obtidos no âmbito desta dissertação indicam que P. microps possui características adequadas para ser utilizado como organismoteste em ensaios laboratoriais (e.g. abundância, fácil manutenção, permite a determinação de diferentes tipos de critérios de efeito utilizando um número relativamente reduzido de animais, entre outras) e como organismo sentinela em estudos de monitorização da poluição e da qualidade ambiental, estando portanto de acordo com estudos de menor dimensão previamente efectuados. O trabalho desenvolvido permitiu ainda adaptar a P. microps diversas técnicas bioquímicas vulgarmente utilizadas como biomarcadores em Ecotoxicologia e validá-las quer no laboratório quer em cenários reais; desenvolver um novo bioensaio, utilizando um dispositivo de teste especialmente concebido para peixes epibentónicos baseado na performance natatória de uma espécie autóctone e em biomarcadores; relacionar os efeitos a nível bioquímico com parâmetros comportamentais que ao serem afectados podem reduzir de forma drástica e diversificada (e.g. aumento da mortalidade, diminuição do sucesso reprodutivo, redução do crescimento) a contribuição individual para a população. Finalmente, foi validada uma abordagem multidisciplinar, combinando metodologias ecológicas, ecotoxicológicas e químicas que, quando considerada de forma integrada utilizando análises de estatística multivariada, fornece informação científica da maior relevância susceptível de ser utilizada como suporte a medidas de conservação e gestão em estuários e sistemas lagunares.

Structural and functional characterization of the gene products responsible for phototrophic iron oxidation by purple bacteria

Dissertação para a obtenção de grau de doutor em Bioquímica pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica. Universidade Nova de Lisboa

L’impact d’une diète néonatale déficiente en nutriments essentiels à la défense antioxydante sur le métabolisme énergétique à long terme

Les prématurés subissent un stress oxydant qui résulte d’une défense antioxydante faible et/ou d’une charge oxydante. Des données suggèrent qu’un stress oxydant peut affecter le métabolisme énergétique et mener au syndrome métabolique. Hypothèse: Une faible défense antioxydante tôt dans la vie est suffisante pour affecter le métabolisme énergétique à long terme. Méthodes: Quatre groupes de cobayes (n=21) ont reçu entre leurs 3e et 7e jours de vie une diète standard (C-1sem, C-14sem) ou une diète déficiente (DC-1sem, DC-14sem). À 7 jours, les groupes C-1sem et DC-1sem ont été sacrifiés, le plasma et le foie collectés. Les groupes C-14sem et DC-14sem ont reçu la diète standard jusqu’à 14sem de vie. La glycémie et les triglycérides plasmatiques ont été mesurés à 1, 3, 11, et 13-14sem. La tolérance au glucose a été évaluée à 13sem. Les antioxydants hépatiques et les protéines régulant le métabolisme énergétique ont été analysés à 1 et 14sem. Résultats: Un statut redox oxydé du glutathion était associé avec la diète déficiente et était maintenu oxydé au moins jusqu’à 14sem (p<0.01). Les faibles niveaux de triglycérides plasmatiques et de glycémies, ainsi qu’une meilleure tolérance au glucose à 14sem (p<0.05) étaient associés avec un statut redox plus oxydé. Conclusion: Le faible taux de glutathion observé chez les prématurés a été reproduit dans notre modèle. Puisque nos données suggèrent un rôle protecteur d’un redox plus oxydé et que l’environnement redox est un important régulateur métabolique influençant le développement, il faudrait faire attention avant d’initier des traitements antioxydants agressifs chez les prématurés.

Le rôle de sirtuine 3 dans la rétinopathie du prématuré

Dans les pays industrialisés, les rétinopathies ischémiques proliférantes telles que la rétinopathie diabétique et la rétinopathie du prématuré sont les principales causes de cécité chez les individus en âge de travailler et la population pédiatrique. Ces pathologies sont caractérisées par une dégénérescence microvasculaire initiale suivie d’une hyper-vascularisaton compensatoire disproportionnée et pathologique. Les sirtuines constituent une importante famille de protéines impliquées dans le métabolisme et la réponse au stress. Plus particulièrement, sirtuine 3 (SIRT3) est une déacétylase mitochondriale primordiale qui agit au cœur du métabolisme énergétique et de l’activation de nombreuses voies métaboliques oxydatives. Nos résultats démontrent pour la première fois qu’une déficience en SIRT3 diminue la sévérité des lésions vasculaires dans le modèle murin de rétinopathie induite par l’oxygène (OIR). En plus de stimuler l’angiogénèse, l’absence de SIRT3 est aussi associée à une augmentation de la glycolyse, possiblement en activant la famille de gènes 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (PFKFB). Nous suggérons que le manque de SIRT3 est impliqué dans l’effet Warburg et procure ainsi un avantage prolifératif et protecteur dans l’OIR. La présente étude propose SIRT3 comme nouvelle cible thérapeutique potentielle dans la rétinopathie du prématuré, une maladie dont les complications désastreuses persistent tout au long de la vie.

Differential proteome analysis of mature and germinated embryos of Araucaria angustifolia

Araucaria angustifolia is an endangered Brazilian native conifer tree. The aim of the present work was to identify differentially expressed proteins between mature and germinated embryos of A. angustifolia, using one and two dimensional gel electrophoresis approaches followed by protein identification by tandem mass spectrometry. The identities of 32 differentially expressed protein spots from two dimensional gel maps were successfully determined, including proteins and enzymes involved in storage mobilization such as the vicilin-like storage protein and proteases. A label free approach, based on spectral counts, resulted in detection of 10 and 14 mature and germinated enriched proteins, respectively. Identified proteins were mainly related to energetic metabolism pathways, translational processes. oxidative stress regulation and cellular signaling. The integrated use of both strategies permitted a comprehensive protein expression overview of changes in germinated embryos in relation to matures, providing insights into the this process in a recalcitrant seed species. Applications of the data generated on the monitoring and control of in vitro somatic embryos were discussed. Published by Elsevier Ltd.

Resting metabolic rates of two orbweb spiders: A first approach to evolutionary success of ecribellate spiders

Spiders are considered conservative with regard to their resting metabolic rate, presenting the same allometric relation with body mass as the majority of land-arthropods. Nevertheless, web-building is thought to have a great impact on the energetic metabolism, and any modification that affects this complex behavior is expected to have an impact over the daily energetic budget. We analyzed the possibility of the presence of the cribellum having an effect on the allometric relation between resting metabolic rate and body mass for an ecribellate species (Zosis geniculata) and a cribellate one (Metazygia rogenhoferi), and employed a model selection approach to test if these species had the same allometric relationship as other land-arthropods. Our results show that M. rogenhoferi has a higher resting metabolic rate, while Z. geniculata fitted the allometric prediction for land arthropods. This indicates that the absence of the cribellum is associated with a higher resting metabolic rate, thus explaining the higher promptness to activity found for the ecribellate species. If our result proves to be a general rule among spiders, the radiation of Araneoidea could be connected to a more energy-consuming life style. Thus, we briefly outline an alternative model of diversification of Araneoidea that accounts for this possibility. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Global Gene Expression Analysis during Germination in the Chytridiomycete Blastocladiella emersonii

Blastocladiella emersonii is an aquatic fungus of the Chytridiomycete class. During germination, the zoospore, a motile nongrowing cell, goes through a cascade of morphological changes that culminates with its differentiation into the germling cell, capable of coenocytic vegetative growth. Transcriptome analyses of B. emersonii cells were carried out during germination induced under various environmental conditions. Microarray data analyzing 3,563 distinct B. emersonii genes revealed that 26% of them are differentially expressed during germination in nutrient medium at at least one of the time points investigated. Over 500 genes are upregulated during the time course of germination under those conditions, most being related to cell growth, including genes involved in protein biosynthesis, DNA transcription, energetic metabolism, carbohydrate and oligopeptide transport, and cell cycle control. On the other hand, several transcripts stored in the zoospores are downregulated during germination in nutrient medium, such as genes involved in signal transduction, amino acid transport, and chromosome organization. In addition, germination induced in the presence of nutrients was compared with that triggered either by adenine or potassium ions in inorganic salt solution. Several genes involved in cell growth, induced during germination in nutrient medium, do not show increased expression when B. emersonii zoospores germinate in inorganic solution, suggesting that nutrients exert a positive effect on gene transcription. The transcriptome data also revealed that most genes involved in cell signaling show the same expression pattern irrespective of the initial germination stimulus.

Ventricular Remodeling Induced by Tissue Vitamin A Deficiency in Rats

Background/Aims: Experimental studies suggest that vitamin A plays a role in regulating cardiac structure and function. We tested the hypothesis that cardiac vitamin A deficiency is associated with adverse myocardial remodeling in young adult rats. Methods: Two groups of young female rats, control (C - n = 29) and tissue vitamin A deficient (RVA - n = 31), were subjected to transthoracic echocardiography exam, isolated rat heart study and biochemical study. Results: The RVA rats showed a reduced total vitamin A concentration in both the liver and heart [vitamin A in heart, mu mol/kg (C = 0.95 +/- 0.44 and RVA = 0.24 +/- 0.16, p = 0.01)] with the same serum retinol levels (C = 0.73 +/- 0.29 mu mol/L e RVA = 0.62 +/- 0.17 mu mol/L, p = 0.34). The RVA rats showed higher left ventricular diameters and reduced systolic function. The RVA rats also demonstrated increased lipid hydroperoxide/total antioxidant capacity ratio and cardiac levels of IFN-gamma and TNF-alpha but not of metalloproteinase (MMP)-2 and -9 activity. on the other hand, the RVA rats had decreased levels of beta-hydroxyacylcoenzyme A dehydrogenase and lactate dehydrogenase. Conclusions: Tissue vitamin A deficiency stimulated cardiac remodeling and ventricular dysfunction. Additionally, the data support the involvement of oxidative stress, energy metabolism, and cytokine production in this remodeling process. Copyright (C) 2010 S. Karger AG, Basel

Influence of different doses of retinoic acid on cardiac remodeling

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)