Regulation of glycolysis and expression of glucose metabolism-related genes by reactive oxygen species in contracting skeletal muscle cells

Contractile activity induces a marked increase in glycolytic activity and gene expression of enzymes and transporters involved in glucose metabolism in skeletal muscle. Muscle contraction also increases the production of reactive oxygen species (ROS). In this study, the effects of treatment with N-acetylcysteine (NAC), a potent antioxidant compound, on contraction-stimulated glycolysis were investigated in electrically stimulated primary rat skeletal muscle cells. The following parameters were measured: 2-[(3)H]deoxyglucose (2-DG) uptake; activities of hexokinase, phosphofructokinase (PFK), and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH); lactate production; and expression of the glucose transporter 4 (GLUT4), hexokinase II (HKII), and PFK genes after one bout of electrical stimulation in primary rat myotubes. NAC treatment decreased ROS signal by 49% in resting muscle cells and abolished the muscle contraction-induced increase in ROS levels. In resting cells, NAC decreased mRNA and protein contents of GLUT4, mRNA content and activity of PFK, and lactate production. NAC treatment suppressed the contraction-mediated increase in 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. Similar to muscle contraction, exogenous H(2)O(2) (500 nM) administration increased 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. These findings support the proposition that ROS endogenously produced play an important role in the changes in glycolytic activity and gene expression of GLUT4, HKII, and PFK induced by contraction in skeletal muscle cells. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Phylogenetic Validation of the Genera Angomonas and Strigomonas of Trypanosomatids Harboring Bacterial Endosymbionts with the Description of New Species of Trypanosomatids and of Proteobacterial Symbionts

We comparatively examined the nutritional, molecular and optical and electron microscopical characteristics of reference species and new isolates of trypanosomatids harboring bacterial endosymbionts. Sequencing of the V7V8 region of the small subunit of the ribosomal RNA (SSU rRNA) gene distinguished six major genotypes among the 13 isolates examined. The entire sequences of the SSU rRNA and glycosomal glyceraldehyde phosphate dehydrogenase (gGAPDH) genes were obtained for phylogenetic analyses. In the resulting phylogenetic trees, the symbiont-harboring species clustered as a major clade comprising two subclades that corresponded to the proposed genera Angomonas and Strigomonas. The genus Angomonas comprised 10 flagellates including former Crithidia deanei and C. desouzai plus a new species. The genus Strigomonas included former Crithidia oncopelti and Blastocrithidia cuiicis plus a new species. Sequences from the internal transcribed spacer of ribosomal DNA (ITS rDNA) and size polymorphism of kinetoplast DNA (kDNA) minicircles revealed considerable genetic heterogeneity within the genera Angomonas and Strigomonas. Phylogenetic analyses based on 16S rDNA and ITS rDNA sequences demonstrated that all of the endosymbionts belonged to the Betaproteobacteria and revealed three new species. The congruence of the phylogenetic trees of trypanosomatids and their symbionts support a co-divergent host-symbiont evolutionary history. (C) 2011 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Effect of elevated lipid concentrations on human skeletal muscle gene expression

Dietary fatty acids regulate the abundance and activity of various proteins involved in the regulation of fat oxidation by functioning as regulators of gene transcription. To determine whether the transcription of key lipid metabolic proteins necessary for fat metabolism within human skeletal muscle are regulated by acute elevations in circulating free fatty acid (FFA) concentrations, 7 healthy men underwent 3 randomized resting infusions of Intralipid (20%) with heparin sodium, saline and heparin sodium, or saline only for 5 hours. These infusions significantly elevated plasma FFA concentrations by 15-fold (to 1.67 ± 0.13 mmol/L) in the Intralipid infusion trial, with modest elevations observed in the saline and heparin sodium and saline alone infusion groups (0.67 ± 0.09 and 0.49 ± 0.087 mmol/L, P < .01 both vs Intralipid infusion). Analysis of messenger RNA (mRNA) concentration demonstrated that pyruvate dehydrogenase kinase isoform 4 (PDK4) mRNA, a key negative regulator of glucose oxidation, was increased in all trials with a 24-fold response after Intralipid infusion, 15-fold after saline and heparin infusion, and 9-fold after saline alone. The PDK4 increases were not significantly different between the 3 trials. The mRNA concentration of the major uncoupling protein within skeletal muscle, uncoupling protein 3, was not elevated in parallel to the increased plasma FFA as similar (not, vert, similar2-fold) increases were evident in all trials. Additional genes involved in lipid transport (fatty acid translocase/CD36), oxidation (carnitine palmitoyltransferase I), and metabolism (1-acylglycerol-3-phosphate O-acyltransferase 1, hormone-sensitive lipase, and peroxisomal proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α) were not altered by increased circulating FFA concentrations. The present data demonstrate that of the genes analyzed that encode proteins that are key regulators of lipid homeostasis within skeletal muscle, only the PDK4 gene is uniquely sensitive to increasing FFA concentrations after increased plasma FFA achieved by intravenous lipid infusion.

Growth, lipogenesis and body composition of piracanjuba (Brycon orbignyanus) fingerlings fed different dietary protein and lipid concentrations

Piracanjuba (Brycon orbignyanus) is a Brazilian migratory fast-growing omnivore, very appreciated as a sport fish, which is threatened to extinction in Southern Brazil due to stock over exploitation and dam building. Therefore, efforts have been made to raise this fish in captivity for reintroduction and aquaculture purposes. In the present study, the effects of different dietary protein and lipid concentrations on piracanjuba fingerlings growth performance, feed utilization, body composition, hepatosomatic index (HSI) and activity of the lipogenic enzymes fatty acid synthetase (FAS), glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) and malic enzyme (ME) were investigated using a 2 x 3 factorial experiment. Six casein-gelatin based diets were prepared combining two protein (30% and 32%) and three lipid concentrations (5.5%, 8.8% and 12.1%). Eleven fish, average weight 11.30 +/- 0.1 g, were held in each of 18 100-1 aquaria, supplied with recirculating freshwater. Each diet was randomly assigned to triplicate groups of fish and fed to apparent satiation, twice a day for 100 d. Piracanjuba fingerlings' daily weight gain (0.36-0.40 g), specific growth rate (1.43-1.51%), feed utilization and HSI were not influenced by dietary protein or lipid concentration. However, body composition was directly affected by dietary treatment. An increase in body fat and dry matter was observed as dietary lipid increased, for both dietary protein concentrations tested. The activity of FAS was depressed by increasing dietary fat levels but the G6PD activity did not differ among dietary treatments, although ME activity showed some regulation by dietary protein. These results indicate that an increase from 5.5% to 12.1% in the dietary lipid, at a dietary protein concentration of 30% or 32%, promotes body fat accumulation in piracanjuba fingerlings with no improvement in growth, suggesting that the lipid requirement for this species should be 5% or less, when raised for commercial purposes. However, the additional energy reserve from body fat accumulation could be desirable for piracanjuba fingerlings produced for stock enhancement. (C) 2003 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS and Ifremer/IRD/Inra/Cemagref. All rights reserved.

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.

Atividade da 6-fosfogliconato desidrogenase em deficientes de glicose-6-fosfato desidrogenase

As enzimas G6PD e 6PGD são responsáveis pela geração do aporte de NADPH, necessário para a detoxificação dos agentes oxidantes produzidos pelo estresse oxidativo metabólico nos eritrócitos. Devido à alta prevalência de deficiência de G6PD na população mundial, principalmente de origem negróide africana, muitos estudos têm sido realizados na tentativa de conhecer melhor a atuação destas enzimas. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade enzimática da 6PGD, nos deficientes de G6PD, para verificar a existência de aumento da atividade desta enzima, correlacionando com um possível aumento do número de reticulócitos ou presença de alterações da série vermelha. A pesquisa em 2.657 indivíduos do sexo masculino resultou em 97 deficientes de G6PD, determinando uma prevalência de 3,65% para a região de Bauru (SP), com atividade enzimática média de G6PD de 1,74 UI.g Hb-1. min-1 a 37ºC, 14,4% da atividade da G6PD normal. A atividade enzimática média da 6PGD foi de 9,5 UI.g Hb-1. min-1 a 37ºC, estando aumentada em 47,4% dos deficientes de G6PD. Os resultados não confirmaram que a hipótese do aumento da atividade enzimática da 6PGD, em deficientes de G6PD, seja decorrente da presença de um número aumentado de reticulócitos na corrente circulatória, faixa etária ou alterações eritrocitométricas que denotem anemia. O mais provável é que a hemólise autolimitada, imposta pelos processos oxidativos, preserve os eritrócitos mais jovens, que possuem atividade enzimática mais elevada, uma vez que naturalmente ocorre diminuição da atividade destas enzimas com o envelhecimento celular.

IMPROVEMENT TO THE MARGINAL COPING FIT of COMMERCIALLY PURE TITANIUM CAST IN PHOSPHATE-BONDED INVESTMENT BY USING A SIMPLE PATTERN COATING TECHNIQUE

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

Avaliação da incidência da deficiência de Glicose-6-Fosfato Desidrogenase (G6PD) e perfil hematológico em indivíduos de uma região de Rondônia

O estudo compreendeu a avaliação da deficiência de Glicose-6-Fosfato Desidrogenase (G6PD) e perfil hematológico em 122 indivíduos (69 homens e 53 mulheres), com idade variando entre 3 a 84 anos, selecionados conforme a aceitação em participação no estudo, residentes na área urbana e rural do município de Porto Velho, Rondônia, Brasil, no período de julho de 2003 a agosto de 2004. A análise foi realizada utilizando-se o método da glicose NaNO2, e hemograma completo. Foram detectados quatro indivíduos do sexo masculino com deficiência da G6PD, sendo 5,8% entre os homens e 3,3% do total analisado. Dos indivíduos com deficiência da G6PD nenhum apresentava malária, através de diagnóstico realizado pela gota espessa corado pelo Giemsa. Entre os homens, 19 (27,5%) apresentaram malária, sendo 15 por Plasmodium vivax e quatro por Plasmodium falciparum; 48 (69,5%) apresentaram valores de hemoglobina abaixo de 14,0 g/dl, e 26 (37,6%) apresentaram valores eritrocitários abaixo do 4,5 milhões/mm³. Entre as mulheres apenas duas (3,7%) apresentaram malária por Plasmodium vivax; 24 (45,2%) apresentaram valores de hemoglobina abaixo de 12,0 g/dl, e 12 (22,6%) apresentaram massa eritrocitária abaixo de 4,0 milhões/mm³. A eosinofilia esteve presente em 47 (68,1%) dos homens e em 34 (64,1%) das mulheres. A incidência de deficiência da G6PD foi significativa na população masculina que procurou assistência médica devido a sintomas febris. Considerando que a primaquina é utilizada para o tratamento da malária vivax e falciparum, o risco de ocorrência de hemólise intravascular grave entre os indivíduos é significante. O teste utilizado é muito simples e de baixo custo e sugerimos a adoção desta metodologia na rotina dos laboratórios de atendimento público em áreas endêmicas de malária.

Controle do fornecimento e da utilização de substratos energéticos no encéfalo

Correspondendo a apenas 2% do peso corpóreo, o cérebro apresenta taxa metabólica superior à maioria dos demais órgãos e sistemas. A maior parte do consumo energético encefálico ocorre no transporte iônico para manutenção do potencial de membrana celular. Praticamente desprovido de estoques, os substratos energéticos para o encéfalo são fornecidos necessariamente pela circulação sanguínea.O suprimento desses substratos sofre também a ação seletiva da barreira hemato-encefálica (BHE). O principal substrato, que é a glicose, tem uma demanda de 150 g/dia (0,7 mM/g/min). A metabolização intracelular parece ser controlada pela fosfofrutoquinase. A manose e os produtos intermediários do metabolismo (frutose 1,6 bifosfato, piruvato, lactato e acetato) podem substituir, em parte, a glicose, quando os níveis sangüíneos desta encontram-se elevados. Quando oxidado, o lactato chega a responder por 21% do consumo cerebral de Ov em situações de isquemia e inflamação infecciosa, o tecido cerebral passa de consumidor a produtor de lactato. Os corpos cetônicos também podem reduzir as necessidades cerebrais de glicose desde que oferecidos em quantidades suficientes ao encéfalo. Entretanto, devem ser considerados como um substrato complementar e nunca alternativo da glicose, pois comprometem a produção cerebral de succinil CoA e GTP. Quanto aos demais substratos, embora apresentem condições metabólicas, não existem demonstrações consistentes de que o cérebro produza energia a partir dos ácidos graxos sistêmicos, mesmo em situações de hipoglicemia. de maneira análoga, etanol e glicerol são considerados apenas a nível de experimentação. A utilização dos aminoácidos é dependente da sua captação, limitada tanto pela baixa concentração sangüínea, como pela seletividade da BHE. A maior captação ocorre para os de cadeia ramificada e destes, a valina. A menor captação é a de aminoácidos sintetizados no cérebro (aspartato,gluconato e alanina). Todos podem ser oxidados a CO, e H(2)0. Entretanto, mesmo com o consumo de glicose reduzido a 50%, a contribuição energética dos aminoácidos não ultrapassa 10%. Para manter o suprimento adequado de glicose e oxigênio, o fluxo sangüíneo cerebral é da ordem de 800 ml/min (15% do débito cardíaco). O consumo de O, pelo cérebro é equivalente a 20% do total consumido pelo corpo. Esses mecanismos, descritos como controladores da utilização de substratos energéticos pelo cérebro, sofrem a influência da idade apenas no período perinatal, com a oxidação do lactato na fase pré-latente e dos corpos cetônicos, no início da amamentação.

Evaluation of the thermal shrinkage of titanium and the setting and thermal expansion of phosphate-boded investments

Statement of problem. There are few studies on titanium casting shrinkage, and phosphate-bonded investments for titanium casting have not produced appropriate marginal fit.Purpose. The purpose of this study was to determine the thermal shrinkage of titanium and the setting and thermal expansion of 3 phosphate-bonded investments.Material and methods. The thermal shrinkage between the melting temperature and room temperature was calculated using a titanium thermal expansion coefficient. The thermal and setting expansion were measured for 3 phosphate bonded investments: Rematitan Plus (RP) specific for titanium, Rema Exakt (RE), and Castorit Super C (CA), using different special liquid concentrations (100%, 75%, and 50%). Setting expansion was measured for cylindrical specimens 50 mm long x 8 mm in diameter with a transducer. The heating and cooling curves were obtained with a dilatometer (DIL 402 PC). The total expansion curve was drawn using software, and temperatures to obtain expansion equivalent to titanium casting shrinkage were determined (n=5). In addition, the total expansion of the control group (RP at 430 degrees C) was measured, as well as the temperatures at which the other groups achieved equivalent total expansion (n=5). Data were analyzed by 1-way ANOVA and the Tukey HSD test (alpha=.05).Results. Titanium casting shrinkage was estimated as 1.55%. RP did not achieve this expansion. RE achieved expansion of 1.55% only with a special liquid concentration of 100% at 594 degrees C. CA with all special liquid concentrations attained this expansion (351 degrees C to 572 degrees C). Total expansion of the control group was 0.86%, and the other groups reached that expansion within the range of 70 degrees C to 360 degrees C.Conclusions. Only RE and CA demonstrated sufficient expansion to compensate for titanium casting shrinkage. All groups reached total expansion equivalent to that of the control group at significantly lower temperatures.

Estudo da dinâmica conformacional das enzimas Chiquimato Quinase e 5-enolpiruvilchiquimato-3-Fosfato Sintase (EPSPS) de Mycobacterium tuberculosis através do monitoramento da troca isotópica hidrogênio/deutério por espectrometria de massas ESI

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

Metemoglobinemia em pacientes com malária por Plasmodium vivax em uso oral de primaquina

A primaquina pode acarretar sérios eventos adversos, com destaque para a toxicidade ao sangue. O objetivo deste trabalho é determinar a metemoglobinemia de 20 pacientes com malária por Plasmodium vivax tratados com primaquina, comparando-os segundo o sexo e a expressão da glicose-6-fosfato desidrogenase. Métodos: Quantificação da metemoglobina por espectrofotometria visível e avaliação qualitativa da glicose-6-fosfato desidrogenase. Resultados: A metemoglobinemia variou de 2,85 a 5,45% nos pacientes do sexo masculino e de 3,77 a 7,34% no feminino. Conclusões: A instituição da terapia aumentou de maneira significativa os teores de metemoglobina, sem manifestação clínica evidente e independente do sexo e da atividade enzimática.

Alterações clínicolaboratoriais em pacientes com malária por Plasmodium vivax e deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase tratados com 0,50mg/kg/dia de primaquina

O efeito adverso da primaquina na dose de 0,50mg/kg/dia foi investigado em onze pacientes com malária vivax (três com deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase). Alterações clínicas e laboratoriais indicaram hemólise aguda apenas nos enzimopênicos, o que fez com que o tratamento fosse interrompido. Nossos resultados sugerem a necessidade do emprego de um teste de triagem para a deficiência de G6PD em áreas endêmicas de malária vivax a fim de se evitar complicações causadas pelo uso da primaquina.

Concentrações plasmáticas de primaquina e metemoglobinemia em pacientes com malária por Plasmodium vivax

A malária vivax é uma doença que a cerca de 40% da população mundial, utiliza-se no tratamento desta, cloroquina (150 mg) e primaquina (15 mg). Esta é uma 8- aminoquinolina com ação esquizonticida tecidual. Dentre seus efeitos adversos se destaca a capacidade de oxidar a hemoglobina, de maneira dose dependente, que é agravada nos indivíduos com deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase. Ao se considerar a ausência de estudos referentes aos teores de metemoglobina e sua correlação com as concentrações plasmáticas de primaquina nos pacientes com malária vivax, justifica-se a realização deste estudo empregando-se como ferramentas a monitorização das concentrações sanguíneas de primaquina e sua correlação com os teores de metemoglobina. Neste sentido, foi realizado seguimento clínico-laboratorial de 20 pacientes com malária vivax antes (D0) e após três (D3), sete (D7) e quatorze (D14) dias iniciado o tratamento, bem como a validação do método para determinação de primaquina por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A metemoglobinemia foi avaliada pela técnica de Hegesh et al. (1970) e a glicose-6-fosfato desidrogenase pelo teste colorimétrico de Brewer et al. (1962). A metodologia validada demonstrou parâmetros aplicáveis à determinação de primaquina, cujos teores médios em D3, D7 e D14 foram de 227±106 ng/mL, 191±97 ng/mL e 160±128ng/mL. Não foram obervadas diferenças significativas nas concentrações do fármaco quanto ao sexo dos pacientes participantes e nos diversos dias do estudo. Os teores médios de metemoglobina em D0, D3, D7 e D14 foram de 1,15±0,9%, 4,1±2%, 5,7±2% e 3±1,4%, respectivamente. Foi observado aumento no teor de metemoglobina após administração do fármaco, sem diferença quanto ao sexo. Não foi observada correlação significativa entre os teores de metemoglobina e as concentrações plasmáticas de primaquina em ambos os sexos. Os coeficientes de correlação de Pearson para os sexos masculino e feminino foram 0.8296 e 0.8137, respectivamente. Foi observada deficiência da expressão da enzima glicose-6- fosfato desidrogenase em seis pacientes do sexo masculino sem diferenças entre os teores de metemoglobina e das concentrações plasmáticas de Primaquina, quando comparados com pacientes com expressão normal da enzima.

Polimosfismo genético da glicose-6-fosfato desidrogenase na população da região de Araraquara-SP

The most important role played by the enzyme Glucose- 6-Phosphate Dehydrogenase (G6PD) in erythrocyte metabolism is in generating energy and reducing power used to protect the cell against oxidative attack. G6PD deficiency is the erythroenzymopathy that most frequently causes hemolytic anemia, and more than 130 molecular variants have already been identified. The aim of this study was to analyze the genetic mutations in the G6PD-deficient adult males in the population of the region of Araraquara, São Paulo State. Out of 5087 male blood donors, 89 were deficient for G6PD, as confirmed by assaying the enzyme activity and electrophoresis on cellulose acetate. Thus, a frequency of 1.75% of G6PD-deficient patients was found, this value being similar to other investigations in São Paulo state. Molecular analysis was performed by amplification of genomic DNA with specific primers and digestion with restriction enzymes. In 96.6% of the patients, the G6PD A¯ variant was observed, with mutations at residues 376(A→G) and 202(G→A). Mean G6PD specific activity among the patients was 1.31 IU.g Hb-1.min-1 at 37ºC, that is 10.8% of the normal activity of the G6PD B enzyme. The variant forms G6PD A¯ 680(G→T) and 968(T→C) were not found. In 3.4% of the deficient individuals, the G6PD Mediterranean variant was found, with a mutation at 563(C→T). In these cases, mean enzymatic activity was 0.25 IU.g Hb-1.min-1 at 37ºC, or 2.1% of the enzymatic activity of G6PD B. The use of traditional techniques, allied to the identification of the different molecular variants, is important for the understanding of the structural and functional properties and hemolytic behavior of the red blood cells of the patient.