Participação do nicho endosteal na regulação da hemopoese de camundongos submetidos à desnutrição proteica

O nicho endosteal da medula óssea abriga as células-tronco hemopoéticas (CTH) em quiescência/autorrenovação. As CTH podem ser classificadas em dois grupos: células que reconstituem a hemopoese em longo prazo (LT-CTH) e curto prazo (CT-CTH). Investigamos, neste trabalho, os efeitos da desnutrição proteica (DP) no tecido ósseo e a participação do nicho endosteal na sinalização osteoblasto-CTH. Para tanto, utilizamos camundongos submetidos à DP induzida pelo consumo de ração hipoproteica. Os animais desnutridos apresentaram pancitopenia e diminuição nas concentrações de proteínas séricas e albumina. Quantificamos as CTH por citometria de fluxo e verificamos que os desnutridos apresentaram menor porcentagem de LT-CTH, CT-CTH e de progenitores multipotentes (PMP). Avaliamos a expressão das proteínas CD44, CXCR4, Tie-2 e Notch-1 nas LT-CTH. Observamos diminuição da expressão da proteína CD44 nos desnutridos. Isolamos as células LT-CTH por cell sorting e avaliamos a expressão gênica de CD44, CXCR4 e NOTCH-1. Verificamos que os desnutridos apresentaram menor expressão de CD44. Em relação ao ciclo celular, verificamos maior quantidade de LT-CTH nas fases G0/G1. Caracterizamos as alterações do tecido ósseo femoral, in vivo. Observamos diminuição da densidade mineral óssea e da densidade medular nos desnutridos. A desnutrição acarretou diminuição da área média das seções transversais, do perímetro do periósteo e do endósteo na cortical do fêmur dos animais. E na região trabecular, verificou-se diminuição da razão entre volume ósseo e volume da amostra e do número de trabéculas, aumento da distância entre as trabéculas e prevalência de trabéculas ósseas em formato cilíndrico. Avaliamos a expressão de colágeno, osteonectina (ON) e osteocalcina (OC) por imuno-histoquímica, e de osteopontina (OPN) por imunofluorescência no fêmur e verificamos diminuição da marcação para OPN, colágeno tipo I, OC e ON nos desnutridos. Evidenciamos, pela técnica do Picrosírius, desorganização na distribuição das fibras colágenas e presença de fibras tipo III nos fêmures dos desnutridos, além de maior número de osteoclastos evidenciados pela reação da fosfatase ácida tartarato resistente. Os osteoblastos da região femoral foram isolados por depleção imunomagnética, imunofenotipados por citometria de fluxo e cultivados em meio de indução osteogênica. Observamos menor positividade para fosfatase alcalina e vermelho de alizarina nas culturas dos osteoblastos dos desnutridos. Avaliamos, por Western Blotting, a expressão de colágeno tipo I, OPN, osterix, Runx2, RANKL e osteoprotegerina (OPG), e, por PCR em tempo real, a expressão de COL1A2, SP7, CXCL12, ANGPT1, SPP1, JAG2 e CDH2 nos osteoblastos isolados. Verificamos que a desnutrição acarretou diminuição da expressão proteica de osterix e OPG e menor expressão gênica de ANGPT1. Avaliamos a proliferação das células LSK (Lin-Sca1+c-Kit+) utilizando ensaio de CFSE (carboxifluoresceína succinimidil ester). Foi realizada cocultura de células LSK e osteoblastos (MC3T3-E1) na presença e ausência de anti-CD44. Após uma semana, verificamos menor proliferação das LSK dos desnutridos. O bloqueio de CD44 das LSK do grupo controle diminuiu a proliferação destas em três gerações. Entretanto, nos desnutridos, esse bloqueio não afetou a proliferação. Concluímos que a DP promoveu alterações no tecido ósseo e nas CTH. Entretanto, não podemos afirmar que as alterações observadas no sistema hemopoético foram decorrentes de alterações exclusivas do nicho endosteal.

Phosphotyrosyl peptides and analogues as substrates and inhibitors of purple acid phosphatases

Purple acid phosphatases are metal-containing hydrolases. While their precise biological role(s) is unknown, the mammalian enzyme has been linked in a variety of biological circumstances (e.g., osteoporosis) with increased bone resorption. Inhibition of the human enzyme is a possible strategy for the treatment of bone-resorptive diseases such as osteoporosis. Previously, we determined the crystal structure of pig purple acid phosphatase to 1.55 Angstrom and we showed that it is a good model for the human enzyme. Here, a study of the pH dependence of its kinetic parameters showed that the pig enzyme is most efficient at pH values similar to those encountered in the osteoclast resorptive space. Based on the observation that phosphotyrosine-containing peptides are good substrates for pig purple acid phosphatase, peptides containing a range of phosphotyrosine mimetics were synthesized. Kinetic analysis showed that they act as potent inhibitors of mammalian and plant purple acid phosphatases, with the best inhibitors exhibiting low micromolar inhibition constants at pH 3-5. These compounds are thus the most potent organic inhibitors yet reported for the purple acid phosphatases. (C) 2004 Published by Elsevier Inc.

Transgenic mice that express Cre recombinase in osteoclasts

To study the physiological control of osteoclasts, the bone resorbing cells, we generated transgenic mice carrying the Cre recombinase gene driven by either the tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) or cathepsin K (Ctsk) promoters. TRAP-Cre and Ctsk-Cre transgenic mouse lines were characterized by breeding with LacZ ROSA 26 (R26R) reporter mice and immunohistochemistry for Cre recombinase. The Cre transgene was functional in all lines, with Cre-mediated recombination occurring primarily in the long bones, vertebrae, ribs, and calvaria. Histological analyses of the bones demonstrated that functional Cre protein was present in 1) osteoclasts (Ctsk-Cre); 2) osteoclasts, columnar proliferating, and hypertrophic chondrocytes (TRAP-Cre line 4); and 3) round proliferating chondrocytes (TRAP-Cre line 3). In conclusion, we generated transgenic mouse lines that will enable the deletion of floxed target genes in osteoclasts, which will be valuable tools for studying the regulation of osteoclast function. (C) 2004 Wiley-Liss, Inc.

Identification and molecular modeling of a novel, plant-like, human purple acid phosphatase

Purple acid phosphatases are a family of binuclear metallohydrolases that have been identified in plants, animals and fungi. Only one isoform of similar to 35 kDa has been isolated from animals, where it is associated with bone resorption and microbial killing through its phosphatase activity, and hydroxyl radical production, respectively. Using the sensitive PSI-BLAST search method, sequences representing new purple acid phosphatase-like proteins have been identified in mammals, insects and nematodes. These new putative isoforms are closely related to the similar to 55 kDa purple acid phosphatase characterized from plants. Secondary structure prediction of the new human isoform further confirms its similarity to a purple acid phosphatase from the red kidney bean. A structural model for the human enzyme was constructed based on the red kidney bean purple acid phosphatase structure. This model shows that the catalytic centre observed in other purple acid phosphatases is also present in this new isoform. These observations suggest that the sequences identified in this study represent a novel subfamily of plant-like purple acid phosphatases in animals and humans. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Orthodontic tooth movement in the prednisolone-treated rat

Adverse effects of corticosteroids on bone metabolism raise concerns as to whether steroid treatment may influence orthodontic movement. This study examined the effect of prednisolone on orthodontic movement using an established rat model. The corticosteroid treated group (N = 6) was administered prednisolone (1 mg/kg) daily, for a 12-day induction period; the control group (N = 6) received equivalent volumes of saline. On day 12, an orthodontic appliance was placed which exerted 30 g of mesial force to the maxillary first molar. Animals were sacrificed on day 24 and tooth movement was measured. Sagittal sections of the molars were stained with haematoxylin and eosin, and for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity. While there were no significant differences in the magnitude of tooth movement between the 2 groups, steroid-treated rats displayed significantly less root resorption on the compression side and fewer TRAP-positive cells within the PDL space on the same side. This suggests steroid treatment suppressed elastic activity.

Effects of feeding carnitine and ractopamine on rainbow trout (Oncorhynchus mykiss, Walbaum 1972)

L-carnitine is required for the transfer of long-chain fatty acids from the cytosol to the mitochondrial matrix for 13-oxidation of them and ractopamine, beta adrenergic agonists, have potential stimulating lipolysis and altering rates of protein degradation and synthesis. Present study was carried out to improve lipid body oxidation and protein-sparing action of fish through addition of L-carnitine and ractopamine to diet of rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, Walbaum 1972. An eight-week feeding trial was carried out to evaluate the effects of supplementation of tree levels of L-carnitine tartrate (0, 1 and 2 g/kg) and two levels of ractopamine hydrochloride (0 and 10 ppm) on growth performance, fillet muscle fatty acid compositions and blood biochemical parameters in 288 juvenile rainbow trout (130 g) at 3X2 factorial experimental design. Ractopamine and 1 g/kg carnitine improved the specific growth rate, feed conversion ratio, protein efficiency ratio and weight gain at the end of experiment. The protein and lipid contents of fillet muscle were affected by the inclusion of 10 mg/kg ractopamine in the diet, increasing crude protein and reducing crude fat (P<0.05) of fish fillet muscle. The highest protein and lowest fat contents of fish fillet were observed in diet that contains 2 g/kg carnitine plus ractopamine. Ractopamine and carnitine increased levels of albumin, total protein and globulin in fish blood serum, but carnitine increased triacylglycerol and cholesterol. Fatty acids compositions of fish fillet were also affected by ractopamine and carnitine. All fatty acids except for eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid, were increased by dietary supplementation of ractopamine. Total saturated fatty acids were not affected by carnitine. Supplementation (P>0.05). However, total n-3 poly unsaturated fatty acids were reduced by carnitine supplementation. A significant interaction was observed between ractopamine and carnitine supplementation regarding the saturated (P<0.01) and n-3 poly unsaturated fatty acid (P<0.001) of fish fillet. This study shows that supplementation of 1 g/kg carnitine and 10 ppm ractopamine could improve performance of juvenile rainbow trout and their combination in diet results in protein increment, fat reduction and change in profile of fatty acids in fillet muscle.

Avaliação do impacto de poluentes estrogénicos em peixes

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Ameliorative effect and potential mechanism of Ermiao san on adjuvant-induced arthritis in rats

Purpose: To investigate the effect and mechanism of action of Ermiao san (EMS), a traditional Chinese herbal formula, on inflammation development and production of inflammatory mediators in adjuvantinduced arthritis (AIA). Methods: AIA was induced by injection of 0.1 ml Freund’s complete adjuvant (FCA, 10 mg/ml) in the left hind footpad of the rats. AIA rats were intragastricly treated with 0.5, 1, 2 g/kg EMS or 0.1 g/kg methotrexate from day 7 to 28 after FCA challenge. Foot volume and histological score were measured. Osteoclast number was calculated by tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining assay. Levels of prostaglandin (PG) E2, tumor necrosis factor (TNF) -α and interleukin (IL)-1β in serum were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) while the level of nitric oxide (NO) in serum was analyzed by Griess reaction method. Results: Foot volume, histological score, osteoclast number and serum levels of TNF-α, IL-1β, PGE2 and NO were all increased in AIA group rats on day 28 after FCA challenge (all p < 0.01) compared with control. EMS (1 and 2 g/kg) significantly decreased the foot volume of AIA rats by 10 % (p < 0.05) and 19 % (p < 0.01), respectively, compared with AIA group. Furthermore, 1 and 2 g/kg EMS significantly reduced histological score by about 28 % (p < 0.05) and 46 % (p < 0.01), respectively, as well as osteoclast number by 12 % (p < 0.05) and 15 % (p < 0.05), respectively, compared with AIA group. In addition, 1 and 2 g/kg EMS significantly decreased the serum levels of TNF-α about 23 % (p < 0.05) and 43 % (p < 0.01), IL-1β by15 % (p < 0.05) and 26 % (p < 0.01), NO 13 % (p < 0.05) and 26 % (p < 0.01) as well as PGE2 by 11 % (p < 0.05) and 15 % (p < 0.01), respectively, compared with AIA group. Conclusion: These results suggest that EMS probably alleviates arthritis development and joint destruction by decreasing the production of inflammatory mediators in AIA rats.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Étude des phénomènes d'entartrage de la gibbsite sur les surfaces métalliques

Le procédé Bayer est cyclique et il permet d'extraire les hydrates d'alumine, contenu dans le minerai de bauxite. L'alumine est la matière première nécessaire pour la production de l'aluminium métallique par le procédé d'électrolyse. La solubilisation des hydrates d'alumine est effectuée dans une solution d'hydroxyde de sodium concentrée, liqueur Bayer, à haute température et pression. Il existe deux types de procédé : un procédé dit à basse température (150ÀC) et un procédé dit haute température (250ÀC). Selon la température utilisée, certaines impuretés présentes dans la bauxite vont être solubilisées comme par exemple la silice, le fer ou le titane. Comme le procédé est basé sur la solubilisation puis sur la précipitation des hydrates d'alumine, la solution est chauffée puis refroidie par une série d'échangeurs de chaleur. Ces changements de température impliquent des variations dans les conditions de saturation et sursaturation ce qui va conséquemment causer la formation de tartre dans le procédé. Selon la température du procédé utilisé, la composition chimique du tartre formé peut être différente. Dans le but d'inhiber partiellement ou totalement la cristallisation de la gibbsite, ou hydrate d'alumine, sur les surfaces métalliques, la compréhension des paramètres influençant sa formation est nécessaire. L'un des moyens de réduire ou d'inhiber la formation du tartre est de modifier les énergies de surface entre les surfaces métalliques et la solution de liqueur Bayer. Pour ce faire, des métaux ayant des propriétés différentes seront étudiés en entartrage et des composés organiques seront ajoutées à la solution d'hydroxyde de sodium afin de modifier l'interface entre ces métaux et la solution. L'influence des hydrates d'alumine et des différents composés organiques sur les métaux sera déterminer [i.e. déterminée] par des mesures d'isothermes d'adsorption, de potentiels zêta et d'angles de contact, dans le but d'établir une corrélation entre l'interface métal/solution et les temps de nucléation mesurés en entartrage. Un deuxième volet consiste en la fabrication d'un montage en laboratoire permettant d'effectuer la formation reproductible du tartre de freudenbergite. La freudenbergite est un tartre à base de titane qui se forme dans le procédé à haute température. Cette étude démontre que la formation du tartre dans le procédé Bayer est un phénomène de formation de cristaux de gibbsite en solution qui vont adhérer aux défauts de surfaces des surfaces métalliques. En ce sens, la rugosité de surface des métaux est le facteur déterminant pour la formation du tartre dans le procédé Bayer. Des tests d'entartrage réalisés au laboratoire sur cinq métaux différents démontrent une corrélation évidente entre la rugosité de surface, mesurée par microscope à force atomique, et les temps de nucléation obtenus en entartrage. Les mesures d'interactions interfaciales des aluminates de sodium sur les métaux étudiés, en présence ou non de composés organiques, ne permettent pas d'établir de corrélation avec les temps de nucléation obtenus en entartrage. Par contre, l'allongement de l'entartrage en présence de gluconate et de tartrate de sodium, des composés inhibiteurs de croissance des cristaux de gibbsite, confirme le phénomène de formation du tartre par des cristaux formés en solution. La croissance des cristaux de tartre étant partiellement inhibée, les temps de nucléation vont être allongés lors des tests d'entartrage. À l'inverse, l'EDTA favorise la formation de plusieurs cristaux en solution, ce qui diminue significativement la vitesse d'entartrage lorsqu'elle est ajoutée dans la liqueur Bayer. Afin de confirmer que la rugosité de surface est le facteur prédominant dans la formation du tartre dans le procédé Bayer, dans nos conditions de laboratoire, des tests d'entartrage sont effectués sur une surface d'or recouverte d'une monocouche d'alcane thiols. Ces tests démontrent que le changement de nature de la surface d'or ne permet pas de changer significativement le temps de nucléation de l'or dans nos conditions d'entartrage. Un montage expérimental comportant un four et quatre autoclaves, contrôlé par un système informatique a permis d'effectuer la formation de tartre de freudenbergite de façon reproductible au laboratoire.

Recent Developments in Wine Tartaric Stabilization

Tartrate precipitation is still a relevant subject in Enology, being one of the most common problems of wine physical-chemical instability. Potassium bitartrate and calcium tartrate precipitations are undesirable phenomena which can occur in bottled wines, especially when these are stored at low temperatures. The occurrence of tartrate salt crystals (potassium hydrogen tartrate – KHT and calcium tartrate – CaT) in bottles has severe consequences in the final aspect of the wine and therefore on the consumer’s acceptance, making tartrate wine stabilization virtually mandatory before bottling. Currently, several solutions to prevent this haze are available: subtractive methods including the conventional cold treatments that promote the cristalization of KHT, removal of potassium and calcium ions either by electrodialysis or ion exchange resins; and additive methods such as the addition of carboxymethylcellulose, mannoproteins or metatartaric acid. For monitoring the KHT stability, several analytical methods have been developed based on conductivity evaluation, namely the mini-contact test and the saturation temperature measurements (TS). These methods will also be revisited, aiming to raise awareness of their utility as tools in quality control of wines. This review addresses tartrate precipitation subject and the most recent preventive solutions available, pointing out the advantages and drawbacks of each one, and its impact on the final characteristics of the wine.