Sarcopenia em pacientes idosos com doença renal crônica em hemodiálise

Os pacientes idosos em hemodiálise (HD) são altamente suscetíveis ao desenvolvimento de sarcopenia, devido ao processo natural de envelhecimento e ao catabolismo induzido pelo procedimento de HD. O objetivo deste estudo foi primeiro, avaliar a prevalência de sarcopenia, dinapenia e atrofia muscular em um grupo de pacientes idosos em HD; o segundo, avaliar se os critérios aplicados para o diagnóstico de sarcopenia, propostos por sociedades internacionais, são capazes de distinguir os pacientes com pior condição clínica, estado nutricional e qualidade de vida. Este estudo multicêntrico e transversal incluiu 94 pacientes idosos em HD (> 60 anos) de cinco centros de diálise. Todos os participantes foram submetidos à avaliação antropométrica, de composição corporal, força de preensão manual (FPM), laboratorial e avaliação da condição nutricional através da avaliação subjetiva global de 7 pontos (AGS-7p). Adicionalmente, os participantes responderam um questionário de qualidade de vida. Para o diagnóstico de sarcopenia, foram adotados os critérios propostos por sociedades internacionais, que englobam os parâmetros indicativos de baixa massa muscular e baixa função muscular. Para a massa muscular adotou-se o índice de massa magra (IMM) < percentil 20 para o gênero e faixa etária de uma população de referência, avaliado a partir da massa magra obtida pelo somatório de dobras cutâneas. Para o critério de baixa função muscular, adotou-se a FPM < percentil 10 para o gênero, faixa etária e o braço utilizado de uma população de referência. Os pacientes foram classificados como Sarcopênicos (baixo IMM associado à baixa FPM); Dinapênicos (baixa FPM) e Atrofia muscular (baixo IMM). A sarcopenia estava presente em 13.8% dos pacientes, enquanto a dinapenia foi observada em 37.2% e a atrofia muscular em 35.1%. A sarcopenia foi capaz de distinguir os pacientes que possuíam maior comprometimento do estado nutricional e da composição corporal. O critério de função muscular (isoladamente ou em combinação com a massa muscular) também identificou os pacientes com pior qualidade de vida. Em conclusão, a prevalência de sarcopenia foi observada em 13,8% do grupo. Entretanto, ao usar apenas critérios que indicam redução da força ou massa muscular, esta prevalência aumentou para 30%. A condição de sarcopenia distinguiu pacientes com pior estado nutricional e qualidade de vida.

Modulação redox da homeostase de células musculares lisas através de estimuladores do sistema NADPH oxidase

As doenças cardiovasculares representam a principal causa de morte nos países ocidentais. Dentre essas doenças, a aterosclerose é que mais se destaca, sendo caracterizada pelo acúmulo de células musculares lisas vasculares (CMLV). O efeito patológico das CMLV em resposta a diferentes estímulos pode acarretar em disfunções nestas células. É notável que a aterosclerose ocorra principalmente em vasos sinuosos onde ocorre um forte turbilhonamento do fluxo sanguíneo, que pode acarretar em hemólise e, consequentemente, acúmulo de heme livre. Além disso, no processo de aterogênese as moléculas de adesão, principalmente integrinas, são de crucial importância durante a resposta de CMLV. Nesse trabalho nosso objetivo inicial foi avaliar o efeito do heme livre nas funções de CMLV, bem como os mecanismos moleculares por trás desses efeitos. Em uma segunda parte, investigamos o envolvimento da integrina α1ß1 no efeito da Angiotensina II (Ang II) em CMLV. Nós observamos que o heme livre é capaz de induzir a proliferação e migração de CMLV via espécies reativas de oxigênio (ERO) provenientes da NADPHoxidase (NADPHox). Adicionalmente vimos que o heme ativa vias de sinalização redox-sensíveis relacionadas à proliferação celular, como MAPKinases e o fator de transcrição NFκB. Também observamos que há uma ligação entre a NADPHox e o sistema heme oxigenase (HO), uma vez que o heme induz a expressão de HO-1 e o pré-tratamento das CMLV com inibidores de HO levam ao aumento tanto o efeito proliferação quanto a indução de ERO promovidas pelo heme. Além disso, vimos que o efeito contra-regulatório promovido pela HO ocorre devido as metabolites do heme: biliverdina, bilirrubina e monóxido de carbono. Por último, quando bloqueamos tanto a NADPHox quanto o sistema HO o heme não teve efeito algum na proliferação de CMLV. Em um segundo estudo, observamos que o efeito da Ang II sobre a migração de CMLV foi inibido quando as células foram pré-tratadas com o ligante da integrina α1ß1, a desintegrina Obtustatina. A seguir observamos que o efeito da Ang II na ativação de FAK e na colocalização actina-ILK é dependente da integrina α1ß1, que possivelmente ativa PKCα, uma vez que vimos que a produção de ERO induzida por Ang II foi inibida pela Obtustatina. Vimos que a indução da expressão de ILK por Ang II em CMLV é dependente da integrina α1ß1 e também observamos que a Obtustatina inibibiu o desacoplamento de ILK da FAK, uma vez que a Obtustatina bloqueou a fosforilação de FAK induzida por Ang II (processo crucial para o desacoplamento da ILK). Nós também observamos que a Ang II induz, via integrina α1ß1, a fosforilação de AKT e a diminuição da expressão de p21, provavelmente via ILK. Corroborando estes dados, nós mostramos que o pré-tratamento com Obtustatina induziu um estacionamento na fase G0 e diminuição da proliferação de CMLV tratadas com Ang II. Portanto, mostramos nesse trabalho que o heme livre induz a ativação de CML via NADPHox, que é elegantemente contra-regulado pelo sistema HO. Além disso, sugerimos que a integrina α1ß1 pode ser um importante alvo molecular para o desenvolvimento de intervenções mais efetivas para a aterosclerose.

A influência do metabolismo redox na transmissão da doença de Chagas

As formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi proliferam e se diferenciam no interior de diferentes compartimentos do trato digestivo dos triatomíneos. Esses ambientes antagônicos, no que diz respeito à concentração de nutrientes, pH e status redox, constituem um desafio para o protozoário por conterem moléculas e fatores capazes de deflagrar diferentes sinalizações e respostas no parasito. Por isso, testamos a influência de produtos abundantes do metabolismo do vetor e de status redox distintos, frente aos processos de proliferação e diferenciação in vivo e in vitro. Como exemplo temos o heme e a hemozoína, subprodutos da digestão da hemoglobina, e o urato, rico na urina dos insetos. O heme é uma importante molécula em todos os seres vivos. Nosso grupo mostrou seu papel na proliferação in vitro de T. cruzi e que esse sinal é governado pela enzima redox-sensível CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Esse efeito parece depender de uma sinalização redox, onde o heme e não seus análigos induz a formação de EROs, modulando a atividade da CaMKII (Nogueira et al, 2011). Apesar de gerar espécies reativas de oxigênio (EROs) em formas epimastigotas, o heme não alterou a ultraestrutura desses parasitos mostrando uma adaptação a ambientes oxidantes. Além disso, a adição de FCCP inibiu a formação de EROs mitocondrial, diminuindo a proliferação dos parasitos. Em contrapartida, a AA aumentou drasticamente a produção de EROs mitocondrial levando à morte dos epimastigotas. Estes resultados confirmam a hipótese de regulação redox do crescimento de epimastigotas. A formação de β- hematina (hemozoína) constitui uma elegante estratégia para minimizar o efeito tóxico do heme nos insetos hematófagos. Contudo, a β-hematina não influenciou a proliferação ou a metaciclogênese in vitro. Já o urato, e outros antioxidantes clássicos como o GSH e o NAC prejudicaram a proliferação in vitro de epimastigotas. Estes efeitos foram parcialmente revertidos quando os antioxidantes foram incubados juntamente com o heme. Durante a metaciclogênese in vitro, o NAC e o urato induziram um aumento significativo das formas tripomastigotas e levaram a diminuição da porcentagem de formas epimastigotas. Em contrapartida, o heme e a β-hematina apresentaram o efeito oposto, diminuindo a porcentagem de formas tripomastigotas e aumentando a de epimastigotas. No intuito de confirmar a influencia do status redox na biologia do parasito in vivo, nós quantificamos a carga parasitária nas porções anterior e posterior e no reto do triatomíneo alimentado na presença ou na ausência de NAC e urato por qPCR. O tratamento com os antioxidantes aumentou a carga parasitária em todas as partes do intestino analisadas. Posteriormente, para diferenciar as formas evolutivas responsáveis pelo incremento da carga parasitária, foram realizadas contagens diferenciais nas mesmas porções do intestino do inseto vetor. Cinco dias após a infecção foi observado aumento significativo de formas tripomastigotas e diminuição de formas epimastigotas in vivo. Em conjunto, estes dados sugerem que, assim como a concentração de nutrientes e o pH, o status redox também pode influenciar a biologia do T. cruzi no interior do inseto vetor. Neste cenário, moléculas oxidantes agiriam a favor da proliferação, e em contraste, antioxidantes parecem favorecer a metaciclogênese.

Antihemostatic molecules from saliva of blood-feeding arthropods

The ability to feed on vertebrate blood has evolved many times in various arthropod clades. Consequently, saliva of blood-feeding arthropods has proven to be a rich source of antihemostatic molecules. A variety of platelet aggregation inhibitors antagonize platelet responses to wound-generated signals, including ADP, thrombin, and collagen. Anticoagulants disrupt elements of both the intrinsic and extrinsic pathways. Vasodilators include nitrophorins (nitric oxide storage and transport heme proteins), a variety of peptides that mimic endogenous vasodilatory neuropeptides, and proteins that catabolize or sequester endogenous vasoconstrictors. Multiple salivary proteins may be directed against each component of hemostasis, resulting in both redundancy and in some cases cooperative interactions between antihemostatic proteins. The complexity and redundancy of saliva ensures an efficient blood meal for the arthropod, but it also provides a diverse array of novel antihemostatic molecules for the pharmacologist.

Relationship between COPD and polymorphisms of HOX-1 and mEPH in a Chinese population

Recent studies have proposed that susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease (COPD) might be related with the polymorphisms of some genes encoding antioxidant enzymes, such as heme oxygenase-1 (HOX-1) and microsomal epoxide hydrolase (mEPH).

The morphology of decorated amyloid fibers is controlled by the conformation and position of the displayed protein.

Self-assembled structures capable of mediating electron transfer are an attractive scientific and technological goal. Therefore, systematic variants of SH3-Cytochrome b(562) fusion proteins were designed to make amyloid fibers displaying heme-b(562) electron transfer complexes. TEM and AFM data show that fiber morphology responds systematically to placement of b(562) within the fusion proteins. UV-vis spectroscopy shows that, for the fusion proteins under test, only half the fiber-borne b(562) binds heme with high affinity. Cofactor binding also improves the AFM imaging properties and changes the fiber morphology through changes in cytochrome conformation. Systematic observations and measurements of fiber geometry suggest that longitudinal registry of subfilaments within the fiber, mediated by the interaction and conformation of the displayed proteins and their interaction with surfaces, gives rise to the observed morphologies, including defects and kinks. Of most interest is the role of small molecule modulation of fiber structure and mechanical stability. A minimum complexity model is proposed to capture and explain the fiber morphology in the light of these results. Understanding the complex interplay between these factors will enable a fiber design that supports longitudinal electron transfer.

Direct electrochemistry of horseradish peroxidase immobilized in calcium carbonate microsphere doped with phospholipids

Protein electrochemistry affords a direct method to study the biological electron transfer processes. However, supplying a biocompatible environment to maintain the native state of protein is all-important and challengeable. Here, we chose vaterite, one of the crystalline polymorphs of calcium carbonate, with highly porous nature and large specific surface area, which was doped with phospholipids, as the matrix to immobilize horseradish peroxidase (HRP). The integrity of HRP was kept during the simple immobilization procedure. By virtue of this organic/inorganic complex matrix, the direct electrochemistry of HRP was realized, and the activity of HRP for catalyzing reduction of O-2 and H2O2 was preserved.

Direct Electrochemistry and Electrocatalysis of Hemoglobin in Lipid Film Incorporated with Room-Temperature Ionic Liquid

A facile phospholipid/room-temperature ionic liquid (RTIL) composite material based on dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) and 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([bmim]PF6) was exploited as a new matrix for immobilizing protein. Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were adopted to characterize this composite film. Hemoglobin (Hb) was chosen as a model protein to investigate the composite system. UV-vis absorbance spectra showed that Hb still maintained its heme crevice integrity in this composite film.

Exploring the Origin of Power Law Distribution in Single-Molecule Conformation Dynamics: Energy Landscape Perspectives

We explored the origin of power law distribution observed in single-molecule conformational dynamics experiments. By establishing a kinetic master equation approach to study statistically the microscopic state dynamics, we show that the underlying landscape with exponentially distributed density of states leads to power law distribution of kinetics. The exponential density of states emerges when the system becomes glassy and landscape becomes rough with significant trapping.

A bifunctional structure for the direct electron transfer of Cytochrome c

It was found that silicon dioxide (SiO2) nanoparticles modified onto glassy carbon (GC) electrode exhibited a dramatic promotion on the direct electron transfer of Cytochrome c (Cyt c). The corresponding mechanism was discussed based on the electrochemical characteristics and a spatial geometrical model of the bifunctional structure. The model could offer insight to the study of biosensors and bioreactors without chemical mediator and serve as a basis for their fabrication. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Surface plasmon resonance and electrochemistry characterization of layer-by-layer self-assembled DNA and Zr4+ thin films, and their interaction with cytochrome c

Through electrostatic layer-by-layer (LbL) assembly, negatively charged calf thymus double stranded DNA (CTds-DNA), and positively charged Zr4+ ions were alternately deposited on gold substrate modified with chemisorbed cysteamine. Thus-prepared three-dimensional DNA networks were characterized by surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and infrared reflection-absorption spectroscopy (IR-RAS). SPR spectroscopy indicates that the effective thickness of DNA monolayer in the (DNA/Zr4+), bilayer was 1.5 +/- 0.1 nm, which corresponds to the surface coverage of 79% of its full packed monolayer. At the same time, a linear increase of film thickness with increasing number of layers was also confirmed by SPR characterizations. The data of XPS and IR-RAS show that Zr4+ ions interact with both the phosphate groups and nitrogenous bases of DNA and load into the framework of DNA. Furthermore, the interactions between this composite film and heme protein cytochrome c (Cyt c) were investigated by SPR spectroscopy and electrochemistry.

Surface plasmon resonance and electrochemistry characterization of layer-by-layer self-assembled DNA and Zr4+ thin films, and their interaction with cytochrome c

Through electrostatic layer-by-layer (LbL) assembly, negatively charged calf thymus double stranded DNA (CTds-DNA), and positively charged Zr4+ ions were alternately deposited on gold substrate modified with chemisorbed cysteamine. Thus-prepared three-dimensional DNA networks were characterized by surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and infrared reflection-absorption spectroscopy (IR-RAS). SPR spectroscopy indicates that the effective thickness of DNA monolayer in the (DNA/Zr4+), bilayer was 1.5 +/- 0.1 nm, which corresponds to the surface coverage of 79% of its full packed monolayer. At the same time, a linear increase of film thickness with increasing number of layers was also confirmed by SPR characterizations. The data of XPS and IR-RAS show that Zr4+ ions interact with both the phosphate groups and nitrogenous bases of DNA and load into the framework of DNA. Furthermore, the interactions between this composite film and heme protein cytochrome c (Cyt c) were investigated by SPR spectroscopy and electrochemistry. Compared with the adsorption of Cyt c on DNA monolayer, this composite multilayer film can obviously enhance the amount of immobilized Cyt c confirmed by SPR reflectivity-incident angle (R-theta) curves.

Effect of La3+ on structure and electrochemical reaction of microperoxidase-11 in imitated physiological solution

In this paper, the interaction mechanism between La3+ and microperoxidase-11 (MP-11) in the imitated physiological solution was investigated with the electrochemical and spectroscopic methods. It was found that when the molar ratio of La3+, and MP-11 is low, such as 2, La3+ can coordinate with oxygen in the propionic acid group of the heme group in the MP-11 molecule, forming the La-MP-11 complexes and leading to the increase in the non-planarity of the porphyrin cycle in the heme group and then the increase in the extent of exposure of the electrochemically active center, Fe(I I I) in the porphyrin cycle of the heme group. The increase in the extent of exposure of the electrochemically active center, Fe(III) in the porphyrin cycle of the heme group would increase the reversibility of the electrochemical reaction of the La-MP-11 complexes and its electrocatalytic activity for the reduction of H2O2. The results of the chromatographic analysis demonstrated that the average molar ratio of La3+ and MP-11 in the La-MP-11 complexes is 1.62.When the molar ratio of La3+ and MP-11 is high, such as 3, La3+ would shear some amino acid residues of the peptide of MP-11. Therefore, many La3+ ions can bind to the oxygen- and/or nitrogen-containing groups in the sheared amino acid residues except coordinating with the sheared and non-sheared MP-11 molecules.

Interaction between La3+ and MP-11 in the physiological solution

In this paper, the interaction between La3+ and microperoxidase-11 (MP-11) in the imitated physiological solution was investigated with the electrochemical method, circular dichroism (CD) and ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy. It was found that the interaction ways between La3+ and MP-11 are different with increasing the molar ratio of La3+ and MP-11. When the molar ratio of La3+ and MP-11 is less than 2, La3+ mainly interacts with the metacetonic acid group of the heme group in the MP-11 molecules, causing the increase in the non-planarity of the porphyrin cycle in the heme group and the decrease in the content of the random coil conformation of MP-11. These structural changes would increase the exposure extent of the electrochemical active center of MP-11 and thus, La3+ can promote the electrochemical reaction of MP-11 and its electrocatalytic activity for the reduction of H2O2 at the glassy carbon (GC) electrode. However, when the molar ratio of La3+ and MP-11 is larger than 3, except binding to the carbonyl oxygen of the metacetonic acid group in the heme group, La3+ interacts also with the oxygen-containing groups of the amides in the polypeptide chains of the MP-11 molecules, leading to the increase in the contents of the random coil conformation in the peptide of the MP-11 molecule, comparing with that for the molar ratio of less than 2.

Downhill kinetics of biomolecular interface binding: Globally connected scenario

We study the kinetics of the biomolecular binding process at the interface using energy landscape theory. The global kinetic connectivity case is considered for a downhill funneled energy landscape. By solving the kinetic master equation, the kinetic time for binding is obtained and shown to have a U-shape curve-dependence on the temperature. The kinetic minimum of the binding time monotonically decreases when the ratio of the underlying energy gap between native state and average non-native states versus the roughness or the fluctuations of the landscape increases. At intermediate temperatures,fluctuations measured by the higher moments of the binding time lead to non-Poissonian, non-exponential kinetics. At both high and very low temperatures, the kinetics is nearly Poissonian and exponential.