Inhibition Mechanism of Rat alpha(3)beta(4) Nicotinic Acetylcholine Receptor by the Alzheimer Therapeutic Tacrine

Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) were studied in detail in the past regarding their interaction with therapeutic and drug addiction related compounds. Using fast kinetic whole-cell recording, we have now studied effects of tacrine, an agent used clinically to treat Alzheimer`s disease, on currents elicited by activation of rat alpha(3)beta(4) nAChR heterologously expressed in KX alpha(3)beta(4)R2 cells. Characterization of receptor activation by nicotine used as agonist revealed a K(d) of 23 +/- 0.2 mu M and 4.3 +/- 1.3 for the channel opening equilibrium constant, Phi(-1). Experiments were performed to investigate whether tacrine is able to activate the alpha(3)beta(4) nAChR. Tacrine did not activate whole-cell currents in KX alpha(3)beta(4)R2 cells but inhibited receptor activity at submicromolar concentration. Dose response curves obtained with increasing agonist or inhibitor concentration revealed competitive inhibition of nAChRs by tacrine, with an apparent inhibition constant, K(I), of 0.8 mu M. The increase of Phi(-1) in the presence of tacrine suggests that the drug stabilizes a nonconducting open channel form of the receptor. Binding studies with TCP and MK-801 ruled out tacrine binding to common allosteric sites of the receptor. Our study suggests a novel mechanism for action of tacrine on nAChRs besides inhibition of acetylcholine esterase.

Dessimetrização e enriquecimento enantiomérico de derivados do triciclo[5.2.1.0 2,6] decano através de enzimas e de indutores quirais. Preparação dos respectivos pseudopeptídeos restritos

Uma série de derivados quirais (e.e. > 99%) foram sintetizados a partir do meso- exo-(3R,5S)-3,5-dihidróximetilenotriciclo[5,2.1.02,6]decano com altos rendimentos, usando catálise enzimática (lipases) em reações de transesterificação. A resolução do respectivo diéster racêmico através da hidrólise catalisada com esterase (PLE) não forneceu o monoéster opticamente enriquecido; enquanto que a dessimetrização do anidrido usando indutores quirais (quinina e quinidina) resultou no monoéster opticamente enriquecido (e.e.≅ 60%). O respectivo amino-álcool protegido foi preparado. Alguns análogos inéditos de peptídeos restritos incorporados do triciclodecano foram sintetizados.

A importância da seqüência de administração do irinotecan e 5-fluorouracil na inibição da proliferação do carcinoma de cólon humano in vitro

O câncer colorretal é um dos tumores humanos mais freqüentes e a terceira causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Apesar de importantes progressos terapêuticos, os resultados na doença avançada ainda são muito modestos. Isto deve-se ao fato de que a droga mais utilizada nesta neoplasia, o antimetabólito 5-fluorouracil (5-FU), foi desenvolvido a mais de 40 anos produzindo taxas de respostas de somente 10-15%. Recentemente, o inibidor da topoisomerase I irinotecan (CPT-11) demonstrou, em carcinoma de cólon avançado, respostas comparáveis tanto em pacientes não tratados quanto naqueles que tiveram recaída após terapia com 5-FU. Estes resultados justificam a avaliação da combinação 5-FU/CPT-11 nesta doença. Apesar das respostas dos estudos clínicos serem promissoras, a melhor seqüência de administração destes agentes ainda não foi determinada. Neste estudo, avaliamos a combinação CPT-11/5-FU quanto ao aumento da inibição do crescimento celular quando comparada com os agentes sozinhos nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4. Para isto, as células foram expostas às drogas sozinhas ou a várias combinações e seqüências de dose baixa e fixa (IC20) de um dos agentes na presença de dose alta e seriada do outro. As células foram avaliadas imediatamente após os tratamentos e/ou cultivadas por mais 2 dias em meio de cultura sem drogas através de coloração com sulforodamina B. As interações entre CPT-11 e 5-FU foram avaliadas por um programa de computador que permite calcular os índices de combinação (CIs) das drogas indicando sinergismo, adição, ou antagonismo (CI < 1, = 1, ou > 1, respectivamente). As respostas celulares foram relacionadas com as atividades das enzimas timidilato sintase, topoisomerase I e carboxil esterase, que foram determinadas através de ensaio que mede os sítios de ligação e atividade catalítica da enzima, ensaio de decatenação do DNA e método espectrofotométrico, respectivamente. Estando a toxicidade no DNA envolvida no mecanismo de ação das duas drogas, também relacionamos as respostas celulares com a introdução de danos ao DNA por método fluorescente. Para melhor entendermos as interações entre as drogas, examinamos os efeitos da exposição à IC20, IC50 e/ou IC80 do CPT-11 ou 5-FU por 2 h ou 24 h em alvos celulares possivelmente relacionados com a citotoxicidade destes agentes. Estes incluem: capacidade de reparo por excisão do 10 DNA, distribuição das células nas fases do ciclo celular, integridade da membrana plasmática e formação de complexos DNA-topoisomerase I. Para isto, utilizamos método de incorporação de [3H-metil]timidina, citometria de fluxo, liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de cultura e ensaio de precipitação com SDS, respectivamente. Os estudos de inibição do crescimento celular revelaram valores de IC50 do 5-FU nas linhagens SW620, HT-29 e SNU-C4 de aproximadamente 15, 8 e 2 µM, respectivamente, e do CPT-11 próximos a 2, 2 e 4 µM, respectivamente. As diferentes sensibilidades ao 5-FU nas três linhagens foram determinadas principalmente pela diferença na afinidade ao substrato. As respostas comparáveis obtidas pela exposição ao CPT-11 podem ser explicadas pelo equilíbrio entre as diferentes atividades das enzimas topoisomerase I e carboxil esterase, entre as linhagens. O programa de análise da combinação das drogas mostrou adição ou sinergismo após exposição a IC20 do CPT-11 seguido do 5-FU, nas três linhagens celulares. Por outro lado, o pré-tratamento com IC20 do 5-FU antagonizou a inibição do crescimento mediada pelo CPT-11. Nenhum dos tratamentos simultâneos determinou um aumento na inibição do crescimento nas linhagens SW620 e HT-29; mas mostraram adição ou antagonismo na linhagem SNU-C4. Observamos um significativo acréscimo na introdução de danos ao DNA nas linhagens celulares SW620 e HT-29 somente quando a IC20 do CPT-11 precedeu a IC50 do 5-FU. Já na linhagem SNU-C4, não somente este tratamento, mas também a utilização simultânea dos agentes introduziu mais dano ao DNA. Os tratamentos por 2 h ou 24 h com IC20, IC50, e/ou IC80 do 5-FU ou CPT-11 não causaram mudanças significativas na distribuição das células nas fases do ciclo celular, concentração de LDH no meio de cultura, ou formação de complexos DNA-topoisomerse I. Indicando que alterações nestes processos não estão envolvidas com os efeitos modulatórios dos pré-tratamentos na citotoxicidade das drogas. Entretanto, a incorporação de [3H-metil]timidina no DNA de células tratadas com CPT-11, aumentou em função da dose e tempo de exposição à droga. Este resultado sugere que o dano ao DNA introduzido pelo CPT-11 depende da dose e tempo de exposição podendo ser reparado por mecanismos de excisão. Somente foi observada significativa incorporação de [3H-metil]timidina em células tratadas com IC20 do 5-FU por 2 h, sugerindo que o reparo por excisão só ocorre após exposição por curto período e à doses baixas deste agente. Juntos, os resultados deste estudo mostraram que tanto os efeitos anti-proliferativos quanto a introdução de danos ao DNA pela combinação CPT-11/5-FU em dose baixa e fixa de um agente junto com dose alta do outro, nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4, dependem da seqüência de administração das drogas. Estes achados podem ter sido determinados pelos diferentes efeitos do tratamento com uma dose baixa dos agentes nos mecanismos de reparo por excisão do DNA.

Caracterização isoenzimática de oito espécies do gênero Trifolium L., ocorrentes no Rio Grande do Sul

O presente estudo tem como objetivos: contribuir para o desenvolvimento de oito espécies do gênero Trifolium L., Trifolium incamatum L., Trifolium polymorphum Poir, Trifolium pratense L., Trifolium repens L., trifolium resupinatum L., Trifolium riograndense Burkart, Trifolium subterraneum L. e Trifolium vesiculosum Savi, através da caracterização da variabilidade isoenzimática presente em quatro sistemas enzimáticos, Fosfoglicoisomerase (PGI), Esterase (EST), Malato desidrogenase (MDH) e Superóxido dismutase (SOD) e fornecer subsídios para futuros trabalhos de melhoramento de plantas forrageiras.

Biodiversidade e potencial biotecnológico de leveduras e fungos leveduriformes associados ao filoplano de bromélias do Parque de Itapuã-Viamão/RS

As bromélias abrigam uma grande diversidade de organismos. O objetivo do presente trabalho foi analisar a biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes presentes no filoplano de bromélias e avaliar seu potencial biotecnológico. Foram coletadas 50 amostras de folhas de bromélias no Parque Estadual de Itapuã/RS (Praia da Pedreira e Praia de Fora). Fragmentos das folhas foram submetidos a lavagens sucessivas com 0,5%Tween 20. Diluições decimais seriadas da última lavagem, amostras de água dos tanques de bromélias e de flores foram inoculadas em meio YM modificado e incubadas a 25°C por 5-7 dias. Representantes dos diferentes morfotipos foram purificados e identificados pela metodologia convencional. A análise da biodiversidade foi realizada através do índice de Shannon-Weaver. Dos 191 isolados obtidos, 182 foram identificados, sendo 11% leveduras de afinidade ascomicética, 67,6% de afinidade basidiomicética, 19,8% de fungos leveduriformes e 1,6% de algas. Doze isolados de leveduras tiveram as regiões ITS e D1/D2 do 26SrDNA sequenciadas e pertencem a uma espécie ainda não descrita do gênero Rhodotorula. A diversidade e a riqueza de leveduras foram maiores na Praia da Pedreira (H=3,225 e S=34) que na Praia de Fora (H=2,820 e S=26). Cento e noventa e um isolados tiveram sua capacidade para produzir enzimas testada. Desses, 40,2% foram positivos para amilase, 49,2% para caseinase, 14,8% para gelatinase, 58,0% para celobiase, 36,0% para lactase e 61,3% para esterase. O filoplano das bromélias apresentou uma grande biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes,.demonstrando ser um bom substrato para o isolamento de leveduras produtoras de enzimas de interesse industrial.

Ocorrência de Meloidogyne enterolobii em muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia)

A entrada de agentes fitopatogênicos em novas localidades através de mudas infectadas constitui uma das principais formas de disseminação. Meloidogyne enterolobii é uma espécie de nematoide altamente virulenta que tem causado sérios danos a plantas cultivadas no Brasil. Neste trabalho é relatada a primeira ocorrência de M. enterolobii em mudas de muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia), uma planta nativa da Amazônia e em mudas de goiabeira (Psidium guajava), no Estado de Mato Grosso. Com base nos caracteres morfológicos do padrão perineal de fêmeas, região labial dos machos e no fenótipo isoenzimático de esterase, foi confirmado que a espécie encontrada tanto nas mudas de muricizeiro quanto nas de goiabeira é M. enterolobii.

Isoenzimas na diferenciação de sementes de três espécies do gênero Euterpe

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

Eletroforese de isoenzimas de plântulas na identificação de espécies de Brachiaria

Lotes de sementes de braquiária comercializados no Brasil vem apresentando contaminações com sementes de outras espécies pertencentes ao mesmo gênero. Deste modo, uma das espécies de braquiária atuaria como planta infestante da outra no agroecossistema e a erradicação da espécie infestante seria dificultada pela agressividade característica do gênero e pela falta de seletividade dos herbicidas disponíveis no mercado. Esses fatores ressaltam a importância da comercialização e utilização de lotes de sementes isento de sementes de outras espécies e a utilização de metodologias precisas de identificação das principais espécies de braquiária no controle de qualidade das empresas produtoras de sementes. Neste trabalho, buscou-se avaliar o potencial discriminante da técnica de eletroforese, utilizando quatro sistemas enzimáticos presentes em plântulas de quatro espécies do gênero Brachiaria, quer sejam B. brizantha cv. Marandu, B. decumbens cv. Basilisk, B. humidicola cv. comercial e B. plantaginea. Foram realizadas análises de eletroforese de isoenzimas testando-se 50 indivíduos de cada espécie por tratamento, utilizando-se coleóptilos de plântulas obtidas a partir de sementes germinadas a 30°C, no escuro. Para a eletroforese foi utilizado como meio suporte géis de poliacrilamida, nas concentrações de 7,0 e 7,5%. As isoenzimas Glutamato desidrogenase e Glucose-6-fosfato desidrogenase, embora eficientes na diferenciação entre B. plantaginea e B. humidicola e entre as sementes dessas espécies e as de B. brizantha ou B. decumbens, não se mostraram capazes de diferenciar as sementes destas duas últimas espécies. Entretanto, as izoenzimas α- e β-esterase possibilitaram uma nítida diferenciação das quatro espécies de Brachiaria estudadas.

Selective activity of butyrylcholinesterase in serum by a chemiluminescent assay

In a previous study, we showed that purified commercial esterase activity can be detected in a chemiluminescent assay based on the hydrolysis of 2-methyl-1-propenylbenzoate (MPB) to 2-methyl-1-propenol, which is subsequently oxidized by the horseradish peroxidase (HRP)-H2O2 system. The purpose of this study was to verify the applicability of this assay to human serum. The existence of an esterase activity capable of hydrolysing MPB is indicated by the fact that the MPB-scruin-HRP-H2O2 System consumes oxygen and emits light. Both signals were abolished by prior serum heat inactivation and were preserved when serum was stored at less than or equal to4 degreesC. Addition of aliesterase inhibitors, such as fluoride ion and trichlorfon or the cholinesterase inhibitor eserine, totally prevents light emission. The butyrylcholinesterase-specific substrate benzoylcholine causes a delay in both O-2 uptake and light emission, while the specific acetylcholinesterase substrate, acetyl-beta -methylcholine, had practically no effect. Purified butyrylcholinesterase, but not acetylcholinesterase, triggered light emission. The finding that butyryleholinesterase is responsible for the hydrolysis of MPB in serum should serve as the basis for the development of a specific chemiluminescent assay for this enzyme. Copyright (C) 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

Mechanisms for consideration for intervention in the development of organophosphorus-induced delayed neuropathy

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

Biochemical, histopathological and clinical evaluation of delayed effects caused by methamidophos isoforms and TOCP in hens: Ameliorative effects using control of calcium homeostasis

This work evaluated the potential of the isoforms of methamidophos to cause organophosphorus-induced delayed neuropathy (OPIDN) in hens. In addition to inhibition of neuropathy target esterase (NTE) and acetylcholinesterase (AChE), calpain activation, spinal cord lesions and clinical signs were assessed. The isoforms (+)-, (+/-)- and (-)-methamidophos were administered at 50 mg/kg orally; tri-ortho-cresyl phosphate (TOCP) was administered (500 mg/kg, po) as positive control for delayed neuropathy. The TOCP hens showed greater than 80% and approximately 20% inhibition of NTE and AChE in hen brain, respectively. Among the isoforms of methamidophos, only the (+)-methamidophos was capable of inhibiting NTE activity (approximately 60%) with statistically significant difference compared to the control group. Calpain activity in brain increased by 40% in TOCP hens compared to the control group when measured 24h after dosing and remained high (18% over control) 21 days after dosing. Hens that received (+)-methamidophos had calpain activity 12% greater than controls. The histopathological findings and clinical signs corroborated the biochemical results that indicated the potential of the (+)-methamidophos to be the isoform responsible for OPIDN induction. Protection against OPIDN was examined using a treatment of 2 doses of nimodipine (1 mg/kg, i.m.) and one dose of calcium gluconate (5 mg/kg, iv.). The treatment decreased the effect of OPIDN-inducing TOCP and (+)-methamidophos on calpain activity, spinal cord lesions and clinical signs. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Organophosphorus-induced delayed neuropathy: A simple and efficient therapeutic strategy

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

Effects of calcium gluconate and PMSF in the treatment of acute intoxication of chicken by TOCP

To examine the efficacy of calcium gluconate (two doses of Ca-Glu 5 mg/kg i.v.) to alleviate the injurious effects of organophosphorus induced delayed neuropathy (OPIDN) in the presence or absence of phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF go mg/kg i.m.), 14 groups of four isabrown hens were used. To measure the lymphocyte neuropathy target esterase (LNTE)activity, groups receiving just distilled water (control), groups receiving just Tri-orto-cresyl phosphate (TOCP; 500 mg/kg p.o.) (Positive control), and other groups receiving TOCP and Ca-Glu or PMSF simultaneously or 12 hours later following intoxication by TOCP were used. They were sacrificed 12 and 24 hours after the administration of TOCP. To observe a 28-day time course of neurotoxicity scores and calcium plasma concentration, five groups were used. Regarding free Ca(2+)in the plasma, the positive control produced a characteristic profile time course up and down (luring 28 days, and some hens with maximum score of neurotoxicity in 28 days. The treatment, which prevented greater oscillation in free Ca(2+) in the plasma, presented a decrease in OPIDN in relation to the positive control. Twelve hours after the administration of TOCP, LNTE was 70-80% inhibited when compared with control, whereas the first decrease in the free Ca(2+) in the plasma was significantly different from the control only 24 hours after the administration of TOCP. In summary, the sooner the Ca-Glu is started, the less severe the neuropathy effects.

Comparative in vitro study of the inhibition of human and hen esterases by methamidophos enantiomers

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

Morphometric and morphological analysis of neuromuscular junction alterations in the denervated rat diaphragm

The morphological and structural alterations that occur in the neuromuscular junctions of the denervated rat diaphragm were studied. Fifteen adult male albino rats (Rattus norvegicus) aged about 60 days and with a mean weight of 200 g were used. Chronically denervated diaphragms were obtained and the animals were sacrificed after 4, 8 and 12 weeks of denervation. The left antimere of the diaphragm was denervated by section of the phrenic nerve and the right antimere was used as control. Each antimere was divided into three fragments: one was used for histochemical (nonspecific esterase) and morphometric study of neuromuscular junctions, and the other two were used for transmission and scanning electron microscopy (SEM) analysis. Histochemical analysis of the diaphragm neuromuscular junctions after denervation showed only small changes in junction morphology. However, these junctions became smaller and elongated and presented less visible contours with increasing time of denervation. Ultrastructural analysis of neuromuscular junctions after 12 weeks showed more or less organized junctional folds on the muscle fiber surface. The junctional cytoplasm exhibited important alterations such as mitochondrial degeneration and the presence of numerous filaments. SEM revealed the presence of deep primary synaptic grooves with peripheral excavations which housed the nerve terminal boutons and exhibited internally the secondary synaptic clefts present among the junctional folds of the sarcolemma. This study showed that some of the morphological changes demonstrated in other denervated striated skeletal muscles are not repeated at the same intensity or in the same temporal pattern in the rat diaphragm.