Atividade in vitro da pterocarpanoquinona LQB-118 sobre o Trypanosoma cruzi

A doença de Chagas é endêmica na América Latina sendo considerada uma doença negligenciada com grande impacto socioeconômico. A infecção é causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi que é transmitido pela forma vetorial, entre outros mecanismos. O tratamento consiste basicamente no uso de dois fármacos, o benznidazol e o Nifurtimox que apresentam uma série de efeitos colaterais e atuam muito pouco nas formas amastigotas intracelulares o que faz com que o tratamento atual seja restrito e insatisfatório.Várias atividades farmacológicas foram atribuídas ao lapachol e a pterocarpanos, tais como atividade antitumoral e antiparasitária. Devido a esse potencial foi sintetizado uma molécula híbrida, a pterocarpanoquinona LQB-118, e algumas moléculas derivadas. A LQB-118 mostrou anteriormente atividade antitumoral e anti-Leishmania. O objetivo do presente trabalho foi investigar a atividade in vitro da LQB-118 e suas moléculas derivadas sobre o Trypanosoma cruzi clone Dm28c. Para avaliação inicial do efeito anti-parasitário das moléculas, amastigotas intracelulares, tripomastigotas metacíclicos e epimastigotas foram incubados com 20 M das LQBs 118, 168, 187, 182 e 236. A LQB-118 demonstrou atividade antiparasitária nas três formas evolutivas (90% na forma amastigota, 44% na forma tripomastigota e 70% na forma epimastigota) do parasito, enquanto as moléculas derivadas não mostraram atividade significativa. Sendo assim os estudos foram continuados com a molécula LQB-118. A ação da LQB-118 sobre as amastigotas intracelulares foi dose dependente, com redução do índice de infecção em 81% e 88% nas concentrações de 20 e 30 M respectivamente. Já sobre tripomastigotas, a LQB-118 foi menos ativa reduzindo a mobilidade dessas formas em até 45% a 30 M. Sobre a forma epimastigota a ação foi dose-dependente chegando a inibir 96% o crescimento dos parasitos a 20 M, com alterações da morfologia tais como arrendondamento do corpo celular e perda do flagelo. A dose capaz de inibir 50% foi de 4,2 M para amastigota intracelular e 38,1 M para tripomastigotas. Para macrófagos, a LC50 ficou em 40 M, uma concentração quase dez vezes maior que a IC50 para amastigotas. A capacidade das formas amastigotas intracelulares se diferenciarem em tripomatigotas e lisar os macrófagos foi avaliada após o tratamento com a LQB-118 por 72h. Observou-se um atraso do ciclo intracelular do parasito de modo dose-dependente, onde na concentração de 30 M o surgimento de tripomastigota foi no 9 dia enquanto nos controles foi no 5 dia de cultura. Para delinear o mecanismo de ação, foi avaliado o efeito direto sobre o parasito como a indução da fragmentação de DNA. A análise de indução da fragmentação do DNA feita pela marcação pelo TUNEL mostrou que o tratamento com a LQB-118 induziu seletivamente a fragmentação do núcleo das amastigotas enquanto o núcleo dos macrófagos se mantiveram íntegros. Macrófagos peritoneais pré-tratados com LQB-118 por 24 horas foram capazes de reduzir o número de amastigotas após 72h de cultivo na ausência da molécula, mas sem alteração na produção de óxido nítrico. Esses resultados mostram que a LQB-118 é ativa contra o T. cruzi, principalmente sobre a forma amastigota intracelular, que é a forma presente na fase crônica da infecção. O mecanismo de ação sugere que a LQB-118 é capaz de ser seletivamente tóxica para o parasito e também ativar os mecanismos microbicidas dos macrófagos de modo independente da produção de óxido nítrico.

Investigação da atividade toxicológica de análogos de estatinas em modelos experimentais in vitro

As estatinas são fármacos inibidores competitivos da enzima hidroxi-3-metil-glutaril Coenzima A (HMGCoA) redutase, amplamente utilizados para o controle da hipercolesterolemia total e, em especial, para a redução dos níveis séricos de LDLc (Low Density Lipoprotein cholesterol). Além do efeito primário, esses fármacos apresentam vários efeitos secundários, chamados de efeitos pleiotrópicos, envolvendo atividade anti-inflamatória, antitumoral e antiparasitária. Para o desenvolvimento de inovações na área de química medicinal é imprescindível avaliar o risco de efeitos adversos para saúde ou, em outras palavras, a segurança terapêutica do novo produto nas condições propostas de uso. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi investigar a genotoxicidade de quatro análogos inibidores da biossíntese de lipídios, da classe das estatinas, em modelos experimentais in vitro, testados previamente contra o clone W2 de Plasmodium falciparum a fim de se obter o IC50 dessas moléculas frente ao patógeno. Foram desenvolvidas quatro novas moléculas (PCSR02.001, PCSR09.001, PCSR08.002 e PCSR10.002). Para a avaliação da toxicidade, foram realizados o teste de mutagenicidade bacteriana (teste de Ames), o ensaio de viabilidade celular utilizando o reagente WST-1 e o ensaio de indução de micronúcleos, ambos utilizando uma linhagem ovariana (CHO-K1) e uma linhagem hepática (HepG2). Levando em conta o fato de nenhuma das amostras ter induzido efeitos mutagênicos nas linhagens de S. enterica sorovar Typhimurium, e PCSR10.002 ter apresentado citotoxicidade sugere-se então que este composto seja o mais tóxico. Comparativamente, PCSR10.002 foi mais genotóxico e citotóxico para a linhagem CHO-K1 do que para a linhagem HepG2. PCSR02.001 apresentou elevado potencial genotóxico para células ovarianas, mas não foi capaz de induzir a formação de micronúcleos em células hepáticas, apresentando, portanto um perfil similar ao observado em PCSR10.002. Assim como a atorvastatina, PCSR09.001 apresentou elevado potencial pró-apoptótico para a linhagem de hepatócitos. Já PCSR08.002, apresentou aumento na apoptose de CHO-K1. A indução de apoptose não é necessariamente um evento negativo, já que é pouco lesiva e responsável pela eliminação de células danificadas. Porém, as respostas de apoptose induzidas por esse composto foram muito inferiores àquelas induzidas pela atorvastatina (cerca de 4 vezes menor que a atorvastatina). PCSR08.002 foi aquele se mostrou menos tóxico e essa amostra foi a que teve menor risco relativo, em uma análise global das respostas de citotoxicidade e não demonstrou ter potencial genotóxico para as linhagens utilizadas nesse estudo. Conclui-se, portanto, que a análise da atividade toxicológica utilizando modelos experimentais in vitro dessas estatinas constitui um importante passo para o estabelecimento de novos candidatos à fármacos com maior segurança.

Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo

Produção de plantas e metabólitos de Cleome dendroides Schult. & Schult. f. (Cleomaceae) utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro

Cleome dendroides é uma espécie endêmica da Mata Atlântica dos estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, bioma alterado por intensa atividade antrópica, o que constitui uma ameaça à preservação de suas populações. Não existem estudos dos pontos de vista fisiológico, biotecnológico, fitoquímico ou farmacológico sobre a espécie. Considerando-se o perfil fitoquímico e o potencial medicinal do gênero, torna-se relevante definirem-se protocolos para a produção de plantas e metabólitos de C. dendroides utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro. No presente trabalho, foram realizados estudos sobre a germinação in vivo da espécie, avaliando-se a influência do substrato, temperatura e luz. Não se observou qualquer tipo de dormência, sendo as temperaturas de 20, 25 e 20-30C, em areia ou vermiculita, apropriadas para a germinação in vivo. Definiu-se também uma metodologia eficiente de germinação sob condições in vitro, e as plântulas obtidas foram utilizadas como fonte de explantes para os estudos de propagação in vitro. A resposta morfogênica foi avaliada considerando-se a origem e tipo do explante, tipos e concentrações de reguladores de crescimento e número de subculturas. A metodologia empregada mostrou-se eficiente para a produção de brotos e manutenção de estoques de plantas in vitro que serviram como fonte de explantes. A melhor condição para a propagação in vitro foi definida em meio solidificado contendo BA, independentemente do tipo de explante e da origem. Os brotos obtidos foram alongados, enraizados e aclimatizados. Também foi estabelecida a cultura de raízes e a regeneração de brotos a partir destas culturas. Avaliou-se o efeito da origem do explante, assim como dos tipos e concentrações de fitorreguladores sobre a proliferação de raízes e a regeneração de brotos. O fitorregulador AIB propiciou maior multiplicação das raízes, enquanto BA mostrou-se eficiente na regeneração de brotos a partir das raízes recém-formadas. Foi estabelecido ainda um protocolo de cultura de calos e de suspensões celulares. Avaliou-se o efeito da origem e do tipo de explante, dos tipos e das concentrações de fitorreguladores sobre a calogênese. A combinação de PIC com KIN foi a mais eficiente para a indução de calos em explantes de plântulas obtidas a partir de germinação in vitro, produzindo calos que foram mantidos por pelo menos dois anos. As suspensões celulares também foram estabelecidas em meio contendo PIC + KIN, mantendo uma produção de biomassa de cerca de cinco vezes o peso fresco inicial por três sucessivas subculturas. Análises histoquímicas e fitoquímicas revelaram a presença de alcaloides nos calos e nas suspensões celulares. Foram realizadas análises fitoquímicas de plantas de campo, plantas aclimatizadas, plantas mantidas em estoque in vitro e culturas de raízes, as quais indicaram a presença de derivados de glicosinolatos. Os resultados demonstraram a viabilidade de produção de material vegetal de C. dendroides por meio de métodos biotecnológicos e a produção in vitro de metabólitos de importância medicinal

Avaliação da ação antitumoral in vitro da pterocarpanoquinona LQB 118 e estudo de alguns mecanismos de ação

Tem sido descrito que o acúmulo de mutações em proto-oncogenes e genes supressores de tumor contribui para o direcionamento da célula à carcinogênese. Na maioria dos casos de câncer, as células apresentam proliferação descontrolada devido a alterações na expressão e/ou mutações de ciclinas, quinases dependentes de ciclinas e/ou inibidores do ciclo celular. Os tumores sólidos figuram entre o tipo de câncer mais incidente no mundo, sendo a quimioterapia e/ou hormônio-terapia, radioterapia e cirurgia os tratamentos mais indicados para estes tipos de tumores. Entretanto, o tratamento quimioterápico apresenta diversos efeitos colaterais e muitas vezes é ineficaz. Portanto, a busca por novas moléculas capazes de conter a proliferação destas células e com baixa toxicidade para o organismo se faz necessário. Este trabalho teve por objetivo avaliar a ação antitumoral in vitro de um novo composto sintético, a pterocarpanoquinona LQB118, sobre algumas linhagens tumorais humanas de alta prevalência e estudar alguns dos seus mecanismos de ação. As linhagens tumorais estudadas neste trabalho foram os adenocarcinomas de mama (MCF7) e próstata (PC-3), e carcinoma de pulmão (A549). A citotoxicidade foi avaliada pelo ensaio do MTT e a proliferação celular pela contagem de células vivas (exclusão do corante azul de tripan) e análise do ciclo celular (citometria de fluxo). A expressão gênica foi avaliada por RT-PCR e a apoptose foi avaliada por condensação da cromatina (microscopia de fluorescência-DAPI), fragmentação de DNA (eletroforese) e marcação com anexina V (citometria de fluxo). Das linhagens tumorais testadas, a de próstata (PC3) foi a que se mostrou mais sensível ao LQB 118, e em função deste resultado, os demais experimentos foram realizados com esta linhagem tumoral. O efeito citotóxico do LQB 118 se mostrou tempo e concentração dependente. Esta substância inibiu a proliferação celular e prejudicou a progressão do ciclo celular, acumulando células nas fases S e G2/M. Buscando esclarecer os mecanismos desta ação antitumoral, demonstrou-se que o LQB 118 inibe a expressão do mRNA do fator de transcrição c-Myc e das ciclinas D1 e B1, e induz a apoptose de tais células tumorais. Em suma, o LQB 118 é capaz de inibir a proliferação das células tumorais de próstata, alterando a expressão do mRNA de alguns genes reguladores do ciclo celular, resultando em interrupção do ciclo celular e indução de apoptose, indicando este composto como um potencial candidato a futuro medicamento no tratamento do câncer de próstata.

In vivo and in vitro storage of kutum, Rutilus frisii kutum eggs

Effects of post-ovulatory and post-stripping retention time and temperature on egg viability rates were studied in kutum (Rutilus frisii kutum). Eggs were retained inside (in vivo storage) or outside the ovarian cavity with ovarian fluid (in vitro storage) at various temperatures. Two experiments were performed: 1) Partial volumes of eggs were stripped and fertilized at 24- hour intervals for 96 hours post-ovulation (HPO) (at 11 °C) and at 12-hour intervals for 72 HPO (at 14 °C), and 2) stored eggs were fertilized after 0, 2, 4, 6, and 8 hours post-stripping (HPS) at temperatures of 4, 10, 12, and 26 °C. In the first experiment, the highest eyeing and hatching rates (76% and 60% at 11 °C; 81% and 71% at 14 °C) and the lowest eyed-egg mortalities (20% at 11 °C; 12% at 14 °C) occurred in the eggs fertilized immediately (0–24 HPO at 11 °C and 0–12 HPO at 14 °C) after ovulation. Egg viability, as shown by successful eyeing and hatching rates, was completely lost by 72–96 HPO at 11 °C, and 60–72 HPO at 14 °C. In the second experiment, the maximum eyeing (87%) and hatching (75%) rates of eggs took place at 0 HPS followed by 8 HPS (> 80% and > 70%, respectively) at 4 °C. As storage temperature increased, egg viability decreased: 80%, 70%, and 50% viable at 8 HPS at 4, 10, and 12 °C, respectively. The eggs stored at 26 °C lost their viability almost completely after 4 HPS. Eyed-egg mortality increased from 13% at 0 HPS to 48.2% at 4 HPS at 26°C. These results demonstrate that egg stripping should take place within 168 °C-hours after ovulation and that complete loss of viability of the eggs occurs by 672°C-hours after ovulation. The in vivo storage method is more effective compared to in vitro storage. Also successful in vitro storage of eggs can be used atleast within 8 hours at temperatures ranging from 4 to 12ºC.

Development of zona-free hamster ova to blastocysts in vitro

The zona pellucida (ZP) enclosing the mammalian ovum is important for its protection and for initial stages of fertilization, but the role of the ZP during embryo development is less clear. This study was designed to investigate if the hamster ZP is needed for embryo development from 1-cell to blastocyst in vitro, and to compare methods for removing the ZP. A total of 395 hamster pronucleate ova were collected 10 h post activation from superovulated, mated female hamsters. The ZP was removed from some ova using either 0.05% pronase, 0.05% trypsin or acid Tyrode's solution. To prevent ZP-free ova from sticking together, they were cultured singly in 30-50 muL drops of HECM-6 culture medium together with ZP-intact ova as controls. There was no significant difference among treatment groups in embryo development to blastocyst: 36/87 (42%) in the ZP intact group; 35/75 (47%) in the pronase-treated ZP-free group; 37/74 (50%) in the trypsin-treated ZP-free group; and 37/71 (52%) in the acid-treated ZP-free group. These results indicate that 1) the ZP is unnecessary for hamster embryo development in vitro from the pronucleate ovum stage to blastocyst; 2) none of the three ZP-removal methods was detrimental to embryo development; 3) embryos do not need to be cultured in groups during in vitro development from 1-cell to blastocyst. (C) 2000 by Elsevier Science Inc.

Primary cultured cells as sensitive in vitro model for assessment of toxicants-comparison to hepatocytes and gill epithelia

In an effort to develop cultured cell models for toxicity screening and environmental biomonitoring, we compared primary cultured gill epithelia and hepatocytes from freshwater tilapia (Oreochromis niloticus) to assess their sensitivity to AhR agonist toxicants. Epithelia were cultured on permeable supports (terephthalate membranes, "filters") and bathed on the apical with waterborne toxicants (pseudo in vivo asymmetrical culture conditions). Hepatocytes were cultured in multi-well plates and exposed to toxicants in culture medium. Cytochrome P4501A (measured as 7-Ethoxyresorufin-O-deethylase, EROD) was selected as a biomarker. For cultured gill epithelia, the integrity of the epithelia remained unchanged on exposure to model toxicants, such as 1,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), benzo(a)pyrene B[a]P, polychlorinated biphenyl (PCB) mixture (Aroclor 1254), and polybrominated diphenyl ether (PBDE) mixture (DE71). A good concentration-dependent response of EROD activity was clearly observed in both cultured gill epithelia and hepatocytes. The time-course response of EROD was measured as early as 3 h, and was maximal after 6 h of exposure to TCDD, B [alp and Aroclor 1254. The estimated 6 h EC50 for TCDD, B [a]P, and Aroclor 1254 was 1.2x10(-9), 5.7x10(-8) and 6.6x10(-6) M. For the cultured hepatocytes, time-course study showed that a significant induction of EROD took place at 18 h, and the maximal induction of EROD was observed at 24 h after exposure. The estimated 24 It EC50 for TCDD, B[a]P, and Aroclor 1254 was 1.4x10(-9), 8.1x10(-8) and 7.3x10(-6) M. There was no induction or inhibition of EROD in DE71 exposure to both gill epithelia and hepatocytes. The results show that cultured gill epithelia more rapidly induce EROD and are slightly more sensitive than cultured hepatocytes, and could be used as a rapid and sensitive tool for screening chemicals and monitoring environmental AhR agonist toxicants. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Potential of a cyclone prototype spacer to improve in vitro dry powder delivery.

PURPOSE: Low inspiratory force in patients with lung disease is associated with poor deagglomeration and high throat deposition when using dry powder inhalers (DPIs). The potential of two reverse flow cyclone prototypes as spacers for commercial carrier-based DPIs was investigated. METHODS: Cyclohaler®, Accuhaler® and Easyhaler® were tested with and without the spacers between 30 and 60 Lmin−1. Deposition of particles in the next generation impactor and within the devices was determined by high performance liquid chromatography. RESULTS: Reduced induction port deposition of the emitted particles from the cyclones was observed due to the high retention of the drug within the spacers (e.g. salbutamol sulphate (SS): 67.89 ± 6.51% at 30 Lmin−1 in Cheng 1). Fine particle fractions of aerosol as emitted from the cyclones were substantially higher than the DPIs alone. Moreover, the aerodynamic diameters of particles emitted from the cyclones were halved compared to the DPIs alone (e.g. SS from the Cyclohaler® at 4 kPa: 1.08 ± 0.05 μm vs. 3.00 ± 0.12 μm, with and without Cheng 2, respectively) and unaltered with increased flow rates. CONCLUSION: This work has shown the potential of employing a cyclone spacer for commercial carrier-based DPIs to improve inhaled drug delivery.

Linear energy transfer dependence of the effects of carbon ion beams on adventitious shoot regeneration from in vitro leaf explants of Saintpaulia ionahta

Purpose: To determine the effects of carbon ion beams with five different linear energy transfer (LET) values on adventitious shoots from in vitro leaf explants of Saintpaulia ionahta Mauve cultivar with regard to tissue increase, shoots differentiation and morphology changes in the shoots. Materials and methods: In vitro leaf explant samples were irradiated with carbon ion beams with LET values in the range of 31 similar to 151 keV/mu m or 8 MeV of X-rays (LET 0.2 keV/mu m) at different doses. Fresh weight increase, surviving fraction and percentage of the explants with regenerated malformed shoots in all the irradiated leaf explants were statistically analysed. Results: The fresh weight increase (FWI) and surviving fraction (SF) decreased dramatically with increasing LET at the same doses. In addition, malformed shoots, including curliness, carnification, nicks and chlorophyll deficiency, occurred in both carbon ion beam and X-ray irradiations. The induction frequency with the former, however, was far more than that with the X-rays. Conclusions: This work demonstrated the LET dependence of the relative biological effectiveness (RBE) of tissue culture of Saintpaulia ionahta according to 50% FWI and 50% SF. After irradiating leaf explants with 5 Gy of a 221 MeV carbon ion beam having a LET value of 96 keV/mu m throughout the sample, a chlorophyll-deficient (CD) mutant, which could transmit the character of chlorophyll deficiency to its progeny through three continuous tissue culture cycles, and plantlets with other malformations were obtained.

An efficient in vitro method for mass propagation of Potentilla potaninii wolf

This study reports a method for high-frequency shoot organogenesis and plant establishment of Potentilla potaninii Wolf. Hypocotyl and cotyledon explants of P. potaninii were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with various concentrations of benzyladenine (BA) and alpha-naphthaleneacetic acid (NAA) to induce adventitious shoot formation for micropropagation. The highest frequency of adventitious shoot regeneration was achieved from hypocotyl and cotyledon explants grown on MS medium supplemented with 5.0 mg l(-1) BA and 1.0 mg l(-1) NAA. The regenerated shoots rooted most efficiently on half-strength MS medium supplemented with 1.0 mg l(-1) NAA and 0.5 mg l(-1) indole-3-acetic acid or indole-3-butyric acid. The acclimatized plants with normal morphology and growth characters flowered and set seeds in the following year.

Survival and initial chromatid breakage in normal and tumour cells exposed in vitro to gamma rays and carbon ions at the HIRFL

Human hepatoma and normal liver cells were irradiated with C-12(6+) ion beams (linear energy transfer (LET) = 96 keV mu m(-1)) and gamma-rays at the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL). The numbers and types of chromatid breaks were detected using the premature chromosome condensation technique. Irradiation with C-12(6+) ions produced a majority of isochromatid break types, while chromatid breaks were dominant for irradiation with gamma-rays. Experimental results showed that the initial level of chromatid breaks is clearly related to the absorbed dose from C-12(6+), ions and gamma-rays. The (12)C(6+)ions are relatively more effective at inducing initial chromatid breaks when compared with the gamma-rays. A relative biological effectiveness (RBE) of about 2.5 resulted for the induction of initial chromatid breaks by C-12(6+) ions relative to gamma-rays in both cell lines.

Effects of ion beam irradiation on adventitious shoot regeneration from in vitro leaf explants of Saintpaulia ionahta

The effects of 960 MeV carbon ion beam and 8 MeV X-ray irradiation on adventitious shoots from in vitro leaf explants of two different Saintpaulia ionahta (Mauve and Indikon) cultivars were studied with regard to tissue increase, shoots differentiation and morphology changes in the shoots. The experimental results showed that the survival fraction of shoot formation for the Mauve and Indikon irradiated with the carbon ion beam at 20 Gy were 0.715 and 0.600, respectively, while those for both the cultivars exposed to the Xray irradiation at the same dose were 1.000. Relative biological effectiveness (RBE) of Mauve with respect to X-ray was about two. Secondly, the percentage of regenerating explants with malformed shoots in all Mauve regenerating explants irradiated with carbon ion beam at 20 Gy accounted for 49.6%, while that irradiated with the same dose of X-ray irradiation was only 4.7%; as for Saintpatdia ionahta Indikon irradiated with 20 Gy carbon ion beam, the percentage was 43.3%, which was higher than that of X-ray irradiation. Last, many chlorophyll deficient and other varieties of mutants were obtained in this study. Based on the results above, it can be concluded that the effect of mutation induction by carbon ion beam irradiation on the leaf explants of Saintpaulia ionahta is better than that by X-ray irradiation; and the optimal mutagenic dose varies from 20 Gy to 25 Gy for carbon ion beam irradiation.

Improvement of polyploidy induction in Eriocheir sinensis

An incubating temperature of 15 degreesC is used to induce triploidy in Etiocheir sinensis through inhibition of the release of polar body H, and that of 18 degreesC to induce tetraploidy through inhibition of the first cleavage. Flow cytometry is used to identify the ploidy in different developmental stages. For induction of triploidy in fertilized eggs in vitro, the highest induction rate observed in blastula by cytochalasin B, 6-DMAP and KCI is 49.1%, 51.7% and 77.5%, respectively. In the KCI treatment of pregnant crabs with the fertilized eggs, the highest triploid induction rate observed in the zoea is 85.3%. For induction of tetraploidy, the highest induction rate observed in the blastula by cytochaslasin 13, 6-DMAP and KCI is 50.3%, 54.9% and 79.8% respectively. In the KCI treatment of pregnant crabs with the fertilized eggs, the highest induction rate in zoea is 27.3%. Through this study such difficulty as in vitro culture is overcome. Triploid zoea Etiocheir sinensis has been developed for the first time. The induction rate of tetraploid zoea has also been greatly improved.

Effect of preantral follicle isolation technique on in-vitro follicular growth, oocyte maturation and embryo development in mice

Background: The use of mechanical and enzymatic techniques to isolate preantral follicles before in-vitro culture has been previously described. The aim of this study was to assess the effect of the isolation procedure of mouse preantral follicles on their subsequent development in vitro. Methods: Follicles were isolated either mechanically or enzymatically and cultured using an individual non-spherical culture system. Follicular development and steroidogenesis, oocyte in-vitro maturation and embryo development were assessed for both groups. Results: After 12 days of culture, follicles isolated mechanically had a higher survival rate but a lower antral-like cavity formation rate than follicles isolated enzymatically. Enzymatic follicle isolation was associated with a higher production of testosterone and estradiol compared with mechanical isolation. A stronger phosphatase alkaline reaction was observed after enzymatic isolation, suggesting that follicles isolated enzymatically had more theca cells than those isolated mechanically. However, both isolation techniques resulted in similar oocyte maturation and embryo development rates. Conclusions: Enzymatic follicular isolation did not affect theca cell development. Follicular steroidogenesis was enhanced after enzymatic isolation but the developmental capacity of oocytes was comparable to that obtained after mechanical isolation.