Sphingomyelinase D/Ceramide 1-Phosphate in Cell Survival and Inflammation

Sphingolipids are major constituents of biological membranes of eukaryotic cells. Many studies have shown that sphingomyelin (SM) is a major phospholipid in cell bilayers and is mainly localized to the plasma membrane of cells, where it serves both as a building block for cell architecture and as a precursor of bioactive sphingolipids. In particular, upregulation of (C-type) sphingomyelinases will produce ceramide, which regulates many physiological functions including apoptosis, senescence, or cell differentiation. Interestingly, the venom of some arthropodes including spiders of the genus Loxosceles, or the toxins of some bacteria such as Corynebacterium tuberculosis, or Vibrio damsela possess high levels of D-type sphingomyelinase (SMase D). This enzyme catalyzes the hydrolysis of SM to yield ceramide 1-phosphate (C1P), which promotes cell growth and survival and is a potent pro-inflammatory agent in different cell types. In particular, C1P stimulates cytosolic phospholipase A2 leading to arachidonic acid release and the subsequent formation of eicosanoids, actions that are all associated to the promotion of inflammation. In addition, C1P potently stimulates macrophage migration, which has also been associated to inflammatory responses. Interestingly, this action required the interaction of C1P with a specific plasma membrane receptor, whereas accumulation of intracellular C1P failed to stimulate chemotaxis. The C1P receptor is coupled to Gi proteins and activates of the PI3K/Akt and MEK/ERK1-2 pathways upon ligation with C1P. The proposed review will address novel aspects on the control of inflammatory responses by C1P and will highlight the molecular mechanisms whereby C1P exerts these actions.

Surveying bacterial human pathogens in shrimp culture in Thailand

Any presence of bacterial human pathogen in shrimp products may be of public health concern. This note concludes that Salmonella do not appear to constitute a part of the microbial flora where shrimp culture is practiced in Thailand. Vibrio cholerae 01, the cause of cholera are rarely recovered from the environment with no isolates containing genes encoding cholera toxin. Further studies are needed to describe the prevalence of bacterial human pathogens in shrimp culture, especially determination of possible postharvest cross-contamnation with these pathogens

Heterotrophic marine bacteria as supplementary feed for larval Penaeus monodon

The findings are presented of a study conducted to use autochthonously obtained, nonpathogenic heterotrophic marine bacteria as a substitute feed for microalgae in rearing larval Penaeus monodon. Eleven strains were isolated: Micrococcus (MCC), Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus (two strains; BAC-1, BAC-2), Pseudomonas (two strains; PSM-1, PSM-2), Vibrio parahemolyticus, V. fluviatilis, Moraxella (MOR) and Flavobacterium. Six nonhemolytic strains were then chosen for the Penaeus monodon larval feed trials: BAC-1, BAC-2, PSM-1, PSM-2, MCC and MOR. The study demonstrates that bacterial biomass could be further investigated as a partial substitute for microalgae in penaeid shrimp larval rearing.

The potential for crop rotation in controlling diseases in shrimp culture

The use of antibiotics and other chemicals in controlling shrimp pathogens become ineffective as the strains grow more resistant to these chemicals. Moreover, the bacterial pathogen (Vibrio harveyi) produced biofilm coating that protects it from dying and disinfection procedures that are followed during pond preparation. Biological control is being considered as an alternative means of preventing shrimp disease outbreak. The main principle behind biological control is to enhance the growth of beneficial microorganisms which serve as antagonists or target pathogens. The paper discusses shrimp and tilapia crop rotation as a form of effective biological control, a technique which is already being practiced in Indonesia and the Philippines.

Incidence of human pathogenic bacteria in shrimp feeds - a study from India

The incidence of various human pathogenic bacteria in commercially available and home-made shrimp feeds used on some farms in India was analyzed. The Total Heterotrophic Bacteria in the commercial feed samples ranged between 103–105 cfu g-1 and those in the farm-made feeds between 106-107 cfu g-1. No bacteria of significance to human health were found to be associated with any of the commercial feed samples analyzed, while farm-made feeds analyzed during the study showed a high incidence of various human pathogens such as Vibrio parahaemolyticus, V. cholerae, Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Possible modes of contamination in feeds and ways to prevent them are discussed.

Avaliação microbiológica, detecção e susceptibilidade a antimicrobianos de potenciais enteropatógenos das famílias Enterobacteriaceae e Vibrionaceae em mexilhões Perna perna da praia de Itaipu, Niterói-RJ

Por serem organismos filtradores, os mexilhões devem ser extraídos para consumo somente de águas com padrões microbiológicos regulamentados pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente, uma vez que intoxicações alimentares de origem bacteriana são as consequências mais comuns relacionadas ao consumo destes moluscos. Após a retirada dos costões, estes organismos passam por processos de fervura, lavagem, acondicionamento em sacos plásticos e transporte até a chegada ao mercado onde são comercializados; etapas estas, realizadas sem cuidados assépticos. Objetivando avaliar a qualidade microbiológica de mexilhões Perna perna coletados na praia de Itaipu, Niterói, RJ; após a sua fervura; e comercializados no Mercado São Pedro, foram realizadas contagens de coliformes totais e termotolerantes e pesquisa de Escherichia coli, Salmonella spp. e Vibrio spp. por metodologia convencional e molecular em amostras obtidas destes locais. Pelo teste de disco-difusão foi observado o perfil de resistência das cepas isoladas. Do total de amostras analisadas (27) apenas 3 dos mexilhões que sofreram processo de aferventação, 1 do comercializado e 3 do in natura, se encontravam dentro dos padrões aceitáveis pela legislação. Não houve diferença significativa entre as contagens de coliformes termotolerantes dos diferentes mexilhões analisados, mas sim entre os períodos seco e chuvoso. Somente uma das nove coletas de água mostrou-se própria para o cultivo de mexilhões (até 14 CF/mL). Foram isoladas e caracterizadas fisiológicamente, 77 estirpes da espécie E. coli, sendo confirmadas molecularmente por PCR os sorotipos EPEC, STEC e EAEC; 4 cepas Salmonella spp. sendo apenas uma confirmada por PCR; e das 57 cepas caracterizadas como Vibrio spp., 51 foram confirmadas por PCR, sendo 46 Vibrio spp., 2 V. cholerae, 1 V. vulnificus, 1 V. parahaemolyticus e 1 V. mimicus. Entre as estirpes de E. coli, 13% apresentaram multirresistência e 15,6% apresentaram resistência múltipla. A estirpe de Salmonella spp. se mostrou sensível a todos os antimicrobiados testados. Das estirpes de Vibrio spp. testadas, 68,6% apresentaram multirresistência e 72,5% apresentaram resistência múltipla. A partir da pesquisa de genes direto do caldo de enriquecimento foi possível detectar todos os genes pesquisados, com exceção para os sorotipos de Salmonella e V. cholerae. Baseado nos resultados do presente trabalho pode-se inferir que os mexilhões, amplamente comercializados no município de Itaipú, podem se constituir em risco para a saúde pública dos consumidores no Rio de Janeiro, necessitando dos órgãos competentes uma eficiente fiscalização nos pontos de venda e cultivo destes moluscos.

Avaliação da presença de metilparabeno e propilparabeno no ambiente aquático e seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda.

Atualmente no cenário mundial a qualidade da água tem gerado muitas preocupações, pois milhares de produtos sintéticos são produzidos para facilitar muitas práticas industriais, domésticas e pessoais e com isso diversas substâncias químicas utilizadas para esses fins são introduzidas no meio ambiente. Os parabenos são substâncias químicas utilizadas pelas indústrias farmacêuticas, de alimentos e cosméticos e que cuja função é a conservação, sendo que há muitos questionamentos em relação a sua segurança, pois alguns relatórios têm mostrado que a exposição a esses parabenos pode modular ou perturbar o sistema endócrino e com isso gerar consequências prejudiciais à saúde humana e aos ambientes aquáticos. Esse estudo teve como objetivo avaliar a presença dos Parabenos Metilparabeno e Propilparabeno no ambiente aquático e os seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda. A metodologia se desenvolveu a partir do ensaio in vitro YES para a determinação da atividade estrogênica, ensaios de toxicidade aguda em Daphnia similis e em Aliivibrio fischeri e a quantificação dos parabenos na água do Rio Maracanã-RJ através da cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massa. Os resultados obtidos para a CE50 dos MP e PP, a partir do ensaio in vitro YES, foi de 18,91 mgL-1 e 7 mgL-1 e a magnitude da resposta foi de 10-5 e 10-4 menos potente que 17ß-estradiol para o MP e o PP, respectivamente. A partir do ensaio de toxicidade aguda, os valores de CE50 obtidos em Daphnia similis, foi de 29,42 mgL-1 e 9,94 mgL-1e em Aliivibrio fischeri foi de 3,047 mgL-1 e 1,946 mgL-1, respectivamente, com isso observou-se que o PP é mais tóxicos em todos os organismos testados, sendo mais tóxicos para um e menos para outros. A água do Rio Maracanã não foi tóxica para a Daphnia similis em nenhum dos dois pontos, já para o Aliivibrio fischeri foi tóxica em apenas um ponto. As concentrações encontradas de MP e PP foram maiores no ponto onde, de acordo com os parâmetros físico-químicos, a qualidade da água não está dentro dos padrões exigidos pela legislação, sendo quantificados na ordem de ngL-1, contudo é válido ressaltar que os DEs não são encontrados no meio ambiente separados, eles interagem entre si e provocam efeitos aditivos ou sinérgicos, sendo muito difícil de prever qual o efeito, por isso é importante o conhecimento do potencial estrogênico das substâncias simples, pois em um estudo com uma matriz ambiental, pode-se observar se houve algum efeito aditivo ou sinérgico de outras substâncias.

Avaliação da toxicidade aguda do lixiviado tratado pelos processos de wetland e nanofiltração.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland.

Avaliação da eficiência de wetland construído como unidade de polimento de efluente de tratamento secundário de lixiviado por lodos ativados

Uma das dificuldades a ser enfrentada na implantação de aterros sanitários é o tratamento adequado do lixiviado gerado e seu lançamento no meio ambiente dentro dos padrões estabelecidos pela legislação. O potencial poluidor do lixiviado está ligado principalmente aos altos valores de carga orgânica que promove a redução do oxigênio disponível (utilizado na degradação da matéria orgânica) em cursos dágua, prejudicando a fauna e a flora nesses meios. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o sistema de tratamento por wetland construído como unidade de polimento do efluente secundário de uma estação de tratamento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Além dos parâmetros coletivos específicos e não específicos, também foram empregados o fracionamento pelo processo de separação por membranas e ensaios de toxicidade aguda. Os resultados mostram que o wetland tem uma ação positiva como unidade de polimento refletida na redução dos parâmetros turbidez (84%), DQO (19%), amônia (30%) e sólidos totais (3%) reduzindo, assim, os impactos ambientais do lançamento do lixiviado. Contudo, a qualidade do efluente final encontra-se acima dos parâmetros de referência de controle ambiental e mostra a necessidade de um efluente secundário de melhor qualidade. Os resultados mostraram também que altos valores de DQO inerte tanto no afluente (85% em média) quanto no efluente (93,5% em média) do wetland indicam que esses lixiviados apresentam natureza refratária confirmada pelos baixos valores de biodegradabilidade no afluente (20,5% em média) e no efluente (5% em média) do wetland. O fracionamento com membranas mostrou que o afluente e o efluente do wetland possuem maiores contribuições de moléculas na fração >1 kDa. Os ensaios de toxicidade com Aliivibrio fischeri mostraram que o afluente e o efluente do wetland possuem toxicidade aguda, sendo a mesma menor na faixa com moléculas menores.

Construção e operação de wetland como polimento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos.

O presente trabalho tem o objetivo de avaliar a metodologia de construção, de plantio, de manutenção, de operação e a eficiência de um sistema de tratamento por wetland construído como etapa de polimento da Estação de Tratamento de Lixiviado (ETC) de Aterro já encerrado de Resíduos Sólidos Urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Parte do efluente tratado por lodos ativados na ETC foi direcionado e tratado no wetland construído. Foi escolhido o projeto de Fluxo Horizontal Subsuperficial e a vegetação selecionada foi a taboa (Typha latifolia) que é nativa da área do aterro. Em média, foram feitas três amostragens mensais do afluente e do efluente do wetland, de maio a outubro de 2013. A eficiência do sistema foi avaliada por meio de parâmetros físico-químicos e de parâmetros coletivos específicos. A eficiência de remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) foi de 60%, nitrogênio amoniacal de 67%, nitrito de 72% e nitrato de 57%. Outro parâmetro avaliado foi a toxicidade aguda, foram utilizados os organismos teste Danio rerio (peixe), a Daphnia similis (microcrustáceo) e a Aliivibrio fischeri (bactéria luminescente). Durante o período foram coletados diariamente as vazões de entrada e saída, a condutividade elétrica e o índice pluviométrico. Os resultados mostraram que o uso de wetland como etapa de polimento pode ser uma alternativa para o tratamento de lixiviado.

Uso de geobag como unidade integrante do sistema de tratamento de lixiviado de aterros sanitários: estudo de caso no aterro sanitário de Rio das Ostras, RJ.

O objetivo do estudo foi avaliar o processo de tratamento de lixiviados de aterros sanitários combinado com lodos de fossa séptica com o uso de geobags. Foram realizadas amostragens no Aterro Sanitário de Rio das Ostras, onde foram coletadas amostras do lixiviado bruto, da lagoa de mistura de lodo de fossa séptica e lixiviado que constitui o afluente dos geobags, do efluente dos geobags, da entrada do wetland e da saída do wetland. Todas as amostras foram submetidas a análises físico-químicas (pH, condutividade, DQO, COD, nitrogênio amoniacal, série de sólidos), e ensaio de toxicidade com organismos-teste pertencentes a três níveis tróficos diferentes (Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri). Além disso, foi realizado teste de coagulação com o mesmo polímero utilizado no aterro e ensaio de equilíbrio em lote com o lodo do interior do geobag. Os resultados encontrados apontaram para uma eficiência de redução de 90% para o parâmetro DQO, 97% para sólidos suspensos totais e 52% para COD, após o tratamento pelo geobag. Foi observada uma redução na toxicidade para Danio rerio e Daphnia similis quando o lixiviado foi misturado com o lodo de fossa séptica. Para Aliivibrio fischeri, ocorreu redução na toxicidade no efluente do geobag. Esses resultados mostraram que o potencial de utilização do geobag como parte integrante de sistemas de tratamento de lixiviados, considerando-se a especificidade do estudo (tratamento combinado com lodo de fossa séptica), pode contribuir para a solução de um dos principais problemas ambientais oriundos dos aterros sanitários em municípios de médio e pequeno porte.

Caracterização ecotoxicológica e físico-química das águas da Bacia do Rio Morto, Vargem Grande - RJ.

Neste trabalho foi avaliada a qualidade das águas da Bacia do Rio Morto, localizado na Baixada de Jacarepaguá Rio de Janeiro, com base em análise físicoquímicas e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri e ensaios ecotoxicológicos crônicos referentes à reprodução com Daphnia similis. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste, que pertencem a níveis tróficos diferentes, nos quatro pontos selecionados para coleta de amostras de água no Rio Morto e seus principais tributários: Rio Branco, Rio Sacarrão e canal do Morro do Bruno. Além disso, foi implementado no laboratório o método de ensaio crônico com o microcrustáceo Daphnia similis. As amostras, em sua maioria, apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação nacional para a classe de águas doces em que a Bacia estudada está inserida. Não foram observados efeitos agudos nos organismos-teste, não sendo possível o cálculo da CE50 ou CL50, por conseqüência, o FT ficou fixado em 1. No teste agudo para Aliivibrio fischeri, para algumas amostras, foi constatado efeito Hormesis. O mesmo foi verificado em algumas amostras submetidas aos testes crônicos com Daphnia similis.

National Centers for Coastal Ocean Science (NCCOS) research highlights in the Chesapeake Bay

The Chesapeake Bay is the largest estuary in the United States. It is a unique and valuable national treasure because of its ecological, recreational, economic and cultural benefits. The problems facing the Bay are well known and extensively documented, and are largely related to human uses of the watershed and resources within the Bay. Over the past several decades as the origins of the Chesapeake’s problems became clear, citizens groups and Federal, State, and local governments have entered into agreements and worked together to restore the Bay’s productivity and ecological health. In May 2010, President Barack Obama signed Executive Order number 13508 that tasked a team of Federal agencies to develop a way forward in the protection and restoration of the Chesapeake watershed. Success of both State and Federal efforts will depend on having relevant, sound information regarding the ecology and function of the system as the basis of management and decision making. In response to the executive order, the National Oceanic and Atmospheric Administration’s National Centers for Coastal Ocean Science (NCCOS) has compiled an overview of its research in Chesapeake Bay watershed. NCCOS has a long history of Chesapeake Bay research, investigating the causes and consequences of changes throughout the watershed’s ecosystems. This document presents a cross section of research results that have advanced the understanding of the structure and function of the Chesapeake and enabled the accurate and timely prediction of events with the potential to impact both human communities and ecosystems. There are three main focus areas: changes in land use patterns in the watershed and the related impacts on contaminant and pathogen distribution and concentrations; nutrient inputs and algal bloom events; and habitat use and life history patterns of species in the watershed. Land use changes in the Chesapeake Bay watershed have dramatically changed how the system functions. A comparison of several subsystems within the Bay drainages has shown that water quality is directly related to land use and how the land use affects ecosystem health of the rivers and streams that enter the Chesapeake Bay. Across the Chesapeake as a whole, the rivers that drain developed areas, such as the Potomac and James rivers, tend to have much more highly contaminated sediments than does the mainstem of the Bay itself. In addition to what might be considered traditional contaminants, such as hydrocarbons, new contaminants are appearing in measurable amounts. At fourteen sites studied in the Bay, thirteen different pharmaceuticals were detected. The impact of pharmaceuticals on organisms and the people who eat them is still unknown. The effects of water borne infections on people and marine life are known, however, and the exposure to certain bacteria is a significant health risk. A model is now available that predicts the likelihood of occurrence of a strain of bacteria known as Vibrio vulnificus throughout Bay waters.

Microbial community analysis of Acropora palamata mucus swabs, water and sediment samples from Hawksnest Bay, St. John, U.S. Virgin Islands

Colonies of the scleractinian coral Acropora palmata, listed as threatened under the US Endangered Species Act in 2006, have been monitored in Hawksnest Bay, within Virgin Islands National Park, St. John, from 2004 through 2010 by scientists with the US Geological Survey, National Park Service, and the University of the Virgin Islands. The focus has been on documenting the prevalence of disease, including white band, white pox (also called patchy necrosis and white patches), and unidentified diseases (Rogers et al., 2008; Muller et al., 2008). In an effort to learn more about the pathologies that might be involved with the diseases that were observed, samples were collected from apparently healthy and diseased colonies in July 2009 for analysis. Two different microbial assays were performed on Epicentre Biotechnologies DNA swabs containing A. palmata coral mucus, and on water and sediment samples collected in Hawksnest Bay. Both assays are based on polymerase chain reaction (PCR) amplification of portions of the small rRNA gene (16S). The objectives were to determine 1) if known coral bacterial pathogens Serratia marcescens (Acroporid Serratiosis), Vibrio coralliilyticus (temperature-dependent bleaching, White Syndrome), Vibrio shiloi (bleaching, necrosis), and Aurantimonas coralicida (White Plague Type II) were present in any samples, and 2) if there were any differences in microbial community profiles of each healthy, unaffected or diseased coral mucus swab. In addition to coral mucus, water and sediment samples were included to show ambient microbial populations. In the first test, PCR was used to separately amplify the unique and diagnostic region of the 16S rRNA gene for each of the coral pathogens being screened. Each pathogen test was designed so that an amplified DNA fragment could be seen only if the specific pathogen was present in a sample. A positive result was indicated by bands of DNA of the appropriate size on an agarose gel, which separates DNA fragments based on the size of the molecule. DNA from pure cultures of each of the pathogens was used as a positive control for each assay.

PCR-based assay for detection of four coral pathogens

Several microorganisms have been identified as pathogenic agents responsible for various outbreaks of coral disease. Little has been learned about the exclusivity of a pathogen to given disease signs. Most pathogens have only been implicated within a subset of corals, leaving gaps in our knowledge of the host range and geographic extent of a given pathogen. PCR-based assays provide a rapid and inexpensive route for detection of pathogens. Pathogen-specific 16S rDNA primer sets were designed to target four identified coral pathogens: Aurantimonas coralicida, Serratia marcescens, Vibrio shilonii, and Vibrio coralliilyticus. Assays detected the presence of targets at concentrations of less than one cell per microliter. The assay was applied to 142 coral samples from the Florida Keys, Puerto Rico, and U.S. Virgin Islands as an in situ specificity test. Assays displayed a high-level of specificity, seemingly limited only by the resolution of the 16S rDNA.