A intensificação do comportamento tipo ansiedade induzido por cafeína em Daniorerio(zebrafish) é prevenida pelo tratamento com α-Tocoferol e L-NAME

O crescente consumo de bebidas com elevado teor de cafeína pode resultar no aparecimento de sintomas provenientes do transtorno de ansiedade induzida por essa droga. Atualmente, tem-se utilizado a cafeína como um indutor farmacológico do comportamento tipo ansiedade e essa indução pode facilitar a melhor compreensão da relação entre alterações comportamentais e os mecanismos de ação envolvidos nesse efeito, portanto o presente trabalho propôs que a via nitrérgica poderia ser um mecanismo chave para explicar os efeitos comportamentais produzidos pela cafeína e que esses efeitos poderiam ser revertidos por um antioxidante, logo, no presente trabalho nós tivemos como objetivo avaliar o possível efeito do L-NAME e do α-tocoferol no comportamento tipo ansiedade ampliado pela cafeína nos testes de preferência claro/escuro (PCE) e distribuição vertical eliciada pela novidade (DVN) em Daniorerio. Foram utilizados peixes da espécie Daniorerio(n=178) subdivididos nos seguintes grupos experimentais: SAL – salina 0,9%; CAF – cafeína 100 mg/kg; DMSO – dimetilsulfóxido 0,1%; L-NAME - (N -Nitro-L-arginina-metil éster hidrocloreto) 10 mg/kg; TF – α-tocoferol 1 mg/kg (receberam apenas uma injeção por i.p); SAL + SAL; DMSO + SAL; SAL + CAF; L-NAME + SAL; L-NAME +CAF; TF + CAF (receberam duas injeções seguidas, uma injeção de cada substância na forma de cotratamento, por i.p). Os animais foram submetidos ao teste de preferência claro/escuro e de distribuição vertical eliciada pela novidade. Todos os testes foram filmados e os vídeos foram avaliados utilizando o X-PLO-RAT. Os dados foram expressos em média ± erro padrão. Foi aplicado o teste de normalidade utilizando o teste Shapiro-Wilk e o teste paramétrico ANOVA de uma via com pós-teste Tukey, considerando significativos valores com p<0,05. Nós demonstramos que o α-tocoferol na dose de 1 mg/kg reverteu todos os parâmetros do comportamento tipo ansiedade ampliado pela cafeína nos testes de PCE e do DVN e esse efeito foi semelhante ao observado quando administrado um inibidor da enzima óxido nítrico sintase (NOS), L-NAME. Portanto, o presente trabalho demonstrou pela primeira vez que o efeito comportamental ampliado pela cafeína no teste escotáxico e no DVN pode ser modulado pelo sistema nitrérgico e que o α-tocoferol reverte esse efeito comportamental induzido pela cafeína de forma total.

Chemical communication of predation risk in zebrafish does not depend on cortisol increase

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Toxicity assessment of TiO2 nanoparticles in zebrafish embryos under different exposure conditions

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

Systematic Variation in the Pattern of Gene Paralog Retention between the Teleost Superorders Ostariophysi and Acanthopterygii

Teleost fish underwent whole-genome duplication around 450 Ma followed by diploidization and loss of 80-85% of the duplicated genes. To identify a deep signature of this teleost-specific whole-genome duplication (TSGD), we searched for duplicated genes that were systematically and uniquely retained in one or other of the superorders Ostariophysi and Acanthopterygii. TSGD paralogs comprised 17-21% of total gene content. Some 2.6% (510) of TSGD paralogs were present as pairs in the Ostariophysi genomes of Danio rerio (Cypriniformes) and Astyanax mexicanus (Characiformes) but not in species from four orders of Acanthopterygii (Gasterosteiformes, Gasterosteus aculeatus; Tetraodontiformes, Tetraodon nigroviridis; Perciformes, Oreochromis niloticus; and Beloniformes, Oryzias latipes) where a single copy was identified. Similarly, 1.3% (418) of total gene number represented cases where TSGD paralogs pairs were systematically retained in the Acanthopterygian but conserved as a single copy in Ostariophysi genomes. We confirmed the generality of these results by phylogenetic and synteny analysis of 40 randomly selected linage-specific paralogs (LSPs) from each superorder and completed with the transcriptomes of three additional Ostariophysi species (Ictalurus punctatus [Siluriformes], Sinocyclocheilus species [Cypriniformes], and Piaractus mesopotamicus [Characiformes]). No chromosome bias was detected in TSGD paralog retention. Gene ontology (GO) analysis revealed significant enrichment of GO terms relative to the human GO SLIM database for growth, Cell differentiation, and Embryo development in Ostariophysi and for Transport, Signal Transduction, and Vesicle mediated transport in Acanthopterygii. The observed patterns of paralog retention are consistent with different diploidization outcomes having contributed to the evolution/diversification of each superorder.

Toxicity on aquatic organisms exposed to secondary effluent disinfected with chlorine, peracetic acid, ozone and UV radiation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Cytotoxic, biochemical and genotoxic effects of biodiesel produced by different routes on ZFL cell line

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Sex chromosome composition revealed in Characidium fishes (Characiformes: Crenuchidae) by molecular cytogenetic methods

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

Avaliação da qualidade da água dos rios Jaguarí e Atibaia por meio do índice de qualidade da água - IQA e ensaios toxicológicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

No evidence of UV cone input to mono- and biphasic horizontal cells in the goldfish retina

Many animal species make use of ultraviolet (UV) light in a number of behaviors, such as feeding and mating. The goldfish (Carassius auratus) is among those with a UV photoreceptor and pronounced UV sensitivity. Little is known, however, about the retinal processing of this input. We addressed this issue by recording intracellularly from second-order neurons in the adult goldfish retina. In order to test whether cone-driven horizontal cells (HCs) receive UV cone inputs, we performed chromatic adaptation experiments with mono- and biphasic HCs. We found no functional evidence of a projection from the UV-sensitive cones to these neurons in adult animals. This suggests that goldfish UV receptors may contact preferentially triphasic HCs, which is at odds with the hypothesis that all cones contact all cone-driven HC types. However, we did find evidence of direct M-cone input to monophasic HCs, favoring the idea that cone-HC contacts are more promiscuous than originally proposed. Together, our results suggest that either UV cones have a more restricted set of post-synaptic partners than the other three cone types, or that the UV input to mono- and biphasic HCs is not very pronounced in adult animals.

Analytical method for determination of nitric oxide in zebrafish larvae: Toxicological and pharmacological applications

Zebrafish are currently used at various stages of the drug discovery process and can be a useful and cost-effective alternative to some mammalian models. Nitric oxide (NO) plays an important role in physiology of zebrafish. The availability of appropriate analytical techniques to quantify the NO is crucial for studying its role in physiological and pathological conditions. This work aimed at establishing a high-performance liquid chromatography method for determination of NO levels in zebrafish larvae. Attempts were also made to assess the normal levels of NO at the first days postfertilization and the possible changes under pathological conditions. The method validation was quantitatively evaluated in terms of sensitivity, specificity, precision, accuracy, linearity, and recovery. NO levels from zebrafish larvae at the first days postfertilization and larvae challenged to N(G)-nitro-L-arginine methyl ester, sodium nitroprusside, Escherichia coil lipopolysaccharide, and copper sulfate were analyzed. The samples were derivatized with 2,3-diaminonaphthalene, and fluorescence detection was used for the indirect determination of NO. The method showed a good performance for all validation parameters evaluated and was efficient to monitor changes in NO concentration under physiological and pathophysiological conditions. This method might represent a powerful tool to be applied in NO studies with zebrafish larvae. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Evaluation of the Sensitivity of Freshwater Organisms Used in Toxicity Tests of Wastewater from Explosives Company

Explosives industries are a source of toxic discharge. The aim of this study was to compare organisms sensitivity (Daphnia similis, Danio rerio, Escherichia coli and Pseudomonas putida) in detecting acute toxicity in wastewater from two explosives, 2,4,6-TNT (TNT) and nitrocellulose. The samples were collected from an explosives company in the Paraiba Valley, So Paulo, Brazil. The effluents from TNT and nitrocellulose production were very toxic for tested organisms. Statistical tests indicated that D. similis and D. rerio were the most sensitive organisms for toxicity detection in effluents from 2,4,6-TNT and nitrocellulose production. The P. putida bacteria was the organism considered the least sensitive in indicating toxicity in effluents from nitrocellulose.

Ecotoxicological evaluation of wastewater from 2.4.6-TNT production

During the manufacture of explosives, large amounts of water are used to remove unwanted by-products generated. This water in turn, ends up in wastewater treatment plants or water bodies. The aim of this study was to evaluate the toxic potential of effluent generated by 2.4.6-Trinitrotoluene (TNT) production, yellow water, red water and mixture of yellow and red water, produced from a plant located in the Paraiba Valley, Sao Paolo state, Brazil. Daphnia similis, Danio rerio, Escherichia coli, Pseudomonas putida and Pseudokircheneriella subcaptata were used as test organisms. Physicochemical parameters such as color, pH, conductivity, total dissolved solids, dissolved oxygen, chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD) were evaluated. Effluent from 2.4.6-TNT production was extremely toxic to all test organisms. The physicochemical parameters evaluated showed high levels of conductivity (from 41.533 to 42.344 mu S /cm) and chemical oxygen demand (COD of 8471 to 27.364 mg/L) for the effluents analyzed.

Das Globingen-Repertoire von Amphibien und Teleostiern

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde die molekulare Evolution von Globinen in Amphibien und Teleostiern untersucht und Analysen zur Genexpression ausgewählter Globine durchgeführt. Die bisher besonders für die neueren Mitglieder der Superfamilie der Globine – Neuroglobin und Cytoglobin – schwerpunktmäßig in Mammaliern erbrachten Daten sollten durch die Analyse in Amphibien und Teleostiern auf ihre generelle Gültigkeit für Vertebraten überprüft werden. Die Analysen zur Genexpression wurden sowohl in silico, basierend auf genomischen wie EST-Daten, als auch experimentell durch qualitative und quantitative RT-PCR-Nachweise durchgeführt. Die mRNA-Lokalisation wurde durch in situ-Hybridisierungen an Gewebeschnitten beziehungsweise durch Whole mount in situ-Hybridisierung an ganzen Embryonen detektiert. In einem ersten Teil der Arbeit wurde das Globin-Repertoire von Xenopus tropicalis umfassend analysiert. Die Expressionsanalyse der gefundenen Globine umfasste nicht nur adulte Tiere, sonder erstmals auch detailliert die Entwicklungsstadien eines Vertebraten. Dabei wurde festgestellt, dass die vorwiegend neuronale Expression des streng konservierten Neuroglobins ein generelles Charakteristikum aller Tetrapoden ist und bereits in der frühembryonalen Entwicklung auftritt. Auch für das als Einzelkopie im Amphibiengenom vertretene Cytoglobin konnte eine strenge Sequenzkonservierung gezeigt werden. Das Expressionsmuster des Amphibien-Cytoglobins stimmte mit dem aus Mammaliern bekannten überein und zeigte konservierte Charakteristika dieses Globins bei Tetrapoden auf. Die Analyse des Xenopus-Genoms ergab zudem, dass Krallenfrösche nicht über Myoglobin verfügen. Genomische Vergleiche syntäner Genregionen ließen auf Rearrangements in diesem Genombereich im Verlauf der Evolution schließen, in deren Folge das Myoglobingen in den Krallenfröschen deletiert wurde. Die Hämoglobine wurden in Xenopus tropicalis erstmals in einem Amphibium umfassend analysiert. Die Gene zeigten demnach eine geclusterte Anordnung: der tropische Krallenfrosch verfügte über je ein funktionelles α- bzw. β-adultes und sieben bzw. vier α- bzw. β-larvale Hämoglobine, die während der Entwicklung bzw. in adulten Tieren charakteristisch exprimiert wurden. Die Analyse der Hämoglobine hinsichtlich ihrer Lage in einem Cluster, ihrer phylogenetischen Relation zueinander und nicht zuletzt ihres Expressionsmusters ließen Rückschlüsse auf ihre Evolution zu. Zusätzlich zu diesen bereits bekannten Globinen konnte im Rahmen dieser Dissertation das Globingen-Repertoirs von Xenopus um zwei weitere, bisher unbekannte Globine erweitert werden. Diese wurden entsprechend ihrer bisher unbekannten Funktion als GlobinX und GlobinY bezeichnet. Während GlobinY bisher ausschließlich in Amphibien nachgewiesen werden konnte, wurde GlobinX zudem in Teleostiern detektiert und repräsentiert damit ein auf Anamnia beschränktes Globin. Die rekombinante Proteinexpression von Neuroglobin, Cytoglobin, GlobinX und GlobinY des tropischen Krallenfrosches zeigte ein hexakoordiniertes Bindungsschema dieser Globine in ihrem Deoxy-Zustand. In einem zweiten Teil dieser Dissertation wurden Neuroglobin und Cytoglobin in Teleostiern untersucht und die Analyse für diese zwei Gene somit über die Tetrapoden hinaus auf den gesamten Stammbaum der Vertebraten ausgedehnt. Dabei wurde deutlich, dass die vorwiegend neuronale Expression des seit 420 Millionen Jahren streng konservierten Neuroglobins ein generelles Merkmal dieses Globins in allen Vertebraten ist. Der in Amphibien und Teleostiern erbrachte und mit Ergebnissen in Mammaliern übereinstimmende Nachweis von Neuroglobin in neuronalen Geweben mit einem hohen Stoffwechsel lässt derzeit eine Funktion dieses Globins im Sauerstoffmetabolimus als wahrscheinlich erscheinen. Ob Neuroglobin dabei als kurzzeitiger Sauerstoffspeicher, O2-Transoprter oder aber in der Detoxifikation reaktiver Sauerstoff- bzw. Stickstoffspezies agiert, bleibt zu untersuchen. Für Cytoglobin konnte eine offenbar alle Teleostier betreffende Genduplikation nachgewiesen werden. Phylogenetische Analysen zeigen die Monophylie der Vertebraten-Cytoglobine. Der Vergleich der paralogen Cytoglobine der Teleostier mit dem syntänen Genombereich des humanen Cytoglobins zeigte die wahrscheinliche Entstehung der Fisch-Cytoglobine durch eine Genomduplikation in einem Vorfahren aller Teleostier vor etwa 300-450 Millionen Jahren. Die paralogen Cytoglobine zeigten in Danio rerio und Tetraodon nigroviridis differierende, charakteristische Expressionsmuster, die mit der Theorie der Subfunktionalisierung von Genen in Folge eines Duplikationsereignisses kompatibel sind. Die Analyse zeigte, dass Cygb-1 prädominant in Gehirn und Herz exprimiert wurde, Cygb-2 hingegen bevorzugt in Gehirn und Auge. Dies bestätigte indirekt die Hypothese, nach der das Cytoglobin der Mammalier zwei unterschiedliche Funktionen in differenten Geweben wahrnimmt. Die rekombinante Expression von Cygb-1 des Zebrabärblings zeigte zudem, das auch dieses Globin in seiner Deoxy-Form über ein hexakoordiniertes Bindungsschema verfügt.

Aktivität der humanen Meprin-Metalloproteasen unter Berücksichtigung potentieller Aktivatoren

Die Metalloproteasen Meprin α und Meprin β sind an essentiellen (patho)physiologischen Prozessen beteiligt. Um die Funktion dieser Proteasen zu verstehen, ist es von Bedeutung, sie nicht isoliert, sondern im gesamten proteolytischen Netzwerk zu betrachten.rnDie Meprine werden in einer Vielzahl von Geweben, in Leukozyten, aber auch in Krebszellen exprimiert. In der Haut konnten die beiden Enzyme in unterschiedlichen dermalen Schichten detektiert werden, wo sie u.a. an der Kollagenassemblierung durch Abspaltung der Propeptide beteiligt sind. rnIm Zuge von Proteomics Analysen konnten mehr als 3000 proteolytische Schnittstellen von fünf Astacin-Metalloproteasen (Meprin α, Meprin β, Astacin, LAST und LAST_MAM) in Peptiden und nativen Substraten identifiziert werden und somit eine Aussage über die Spaltspezifität getroffen werden. In der vorliegenden Arbeit konnten diese Spaltspezifitäten mit Hilfe von fluorogenen Substraten in vitro verifiziert werden. Bemerkenswert hierbei ist die starke Präferenz der beiden Meprine und LAST_MAM für die Aminosäuren Aspartat und Glutamat in der P1‘ Position. rnMeprine werden als Zymogene exprimiert und müssen durch proteolytische Prozessierung einer tryptischen Protease aktiviert werden. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit waren Aktivitätsbestimmungen beider Meprine unter Berücksichtigung potentieller Aktivatoren und Substrate. Es konnten die kallikrein-related peptidases (KLK) 4, 5 und 8 als spezifische Aktivatoren identifiziert werden, wobei nur KLK5 beide Proteasen aktiviert. Sowohl KLK4 als auch KLK8 sind lediglich in der Lage, das Propeptid von Meprin β abzuspalten. Außerdem konnte biochemisch und mittels Proteomics gezeigt werden, dass proKLK7 von Meprin β prozessiert wird. Durch N-terminale Sequenzierung wurde eine Schnittstelle zwei Aminosäuren N-terminal der eigentlichen Aktivierungsstelle identifiziert. Dieser Schritt beschleunigt die Aktivierung von KLK7, wenn durch Trypsin noch das verbliebene Dipeptid abgespalten wird. rnDa einige Vertreter der humanen kallikrein-related peptidases (KLK) als Meprin-Aktivatoren identifiziert werden konnten, sollten diese im Zuge dieser Arbeit im Modellorganismus Danio rerio untersucht werden. Durch in silico und RT-PCR Analysen konnte gezeigt werden, dass keine funktionellen KLK-Homologe im Zebrafisch codiert sind. Da somit andere tryptische Proteasen an der Aktivierung der Meprine beteiligt sein müssen, wurde die Transmembran-Serinprotease TMPRSS4 analysiert. In der Tat zeigte die Reduktion des Expressionslevels von TMPRSS4 durch Morpholino-Injektion drastische Störungen in der embryonalen Entwicklung von Zebrabärblingen. Mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie ließ sich eine Fehlbildung der epidermalen Haut bis zu einem Ablösen der Keratinozyten von dem darunter liegenden Gewebe feststellen. rn

Funduscopy in adult zebrafish and its application to isolate mutant strains with ocular defects

Funduscopy is one of the most commonly used diagnostic tools in the ophthalmic practice, allowing for a ready assessment of pathological changes in the retinal vasculature and the outer retina. This non-invasive technique has so far been rarely used in animal model for ophthalmic diseases, albeit its potential as a screening assay in genetic screens. The zebrafish (Danio rerio) is well suited for such genetic screens for ocular alterations. Therefore we developed funduscopy in adult zebrafish and employed it as a screening tool to find alterations in the anterior segment and the fundus of the eye of genetically modified adult animals.A stereomicroscope with coaxial reflected light illumination was used to obtain fundus color images of the zebrafish. In order to find lens and retinal alterations, a pilot screen of 299 families of the F3 generation of ENU-treated adult zebrafish was carried out.Images of the fundus of the eye and the anterior segment can be rapidly obtained and be used to identify alterations in genetically modified animals. A number of putative mutants with cataracts, defects in the cornea, eye pigmentation, ocular vessels and retina were identified. This easily implemented method can also be used to obtain fundus images from rodent retinas.In summary, we present funduscopy as a valuable tool to analyse ocular abnormalities in adult zebrafish and other small animal models. A proof of principle screen identified a number of putative mutants, making funduscopy based screens in zebrafish feasible.