Characterization of the effects of antiepileptic drugs on bone metabolism: in vitro studies with human osteoblastic and osteoclastic cells

Bone is constantly being molded and shaped by the action of osteoclasts and osteoblasts. A proper equilibrium between both cell types metabolic activities is required to ensure an adequate skeletal tissue structure, and it involves resorption of old bone and formation of new bone tissue. It is reported that treatment with antiepileptic drugs (AEDs) can elicit alterations in skeletal structure, in particular in bone mineral density. Nevertheless, the knowledge regarding the effects of AEDs on bone cells are still scarce. In this context, the aim of this study was to investigate the effects of five different AEDs on human osteoclastic, osteoblastic and co-cultured cells. Osteoclastic cell cultures were established from precursor cells isolated from human peripheral blood and were characterized for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity, number of TRAP+ multinucleated cells, presence of cells with actin rings and expressing vitronectin and calcitonin receptors and apoptosis rate. Also, the involvement of several signaling pathways on the cellular response was addressed. Osteoblastic cell cultures were obtained from femur heads of patients (25-45 years old) undergoing orthopaedic surgery procedures and were then studied for cellular proliferation/viability, ALP activity, histochemical staining of ALP and apoptosis rate. Also the expression of osteoblast-related genes and the involvement of some osteoblastogenesis-related signalling pathways on cellular response were addressed. For co-cultured cells, osteoblastic cells were firstly seeded and cultured. After that, PBMC were added to the osteoblastic cells and co-cultures were evaluated using the same osteoclast and osteoblast parameters mentioned above for the corresponding isolated cell. Cell-cultures were maintained in the absence (control) or in the presence of different AEDs (carbamazepine, gabapentin, lamotrigine, topiramate and valproic acid). All the tested drugs were able to affect osteoclastic and osteoblastic cells development, although with different profiles on their osteoclastogenic and osteoblastogenic modulation properties. Globally, the tendency was to inhibit the process. Furthermore, the signaling pathways involved in the process also seemed to be differently affected by the AEDs, suggesting that the different drugs may affect osteoclastogenesis and/or osteoblastogenesis through different mechanisms. In conclusion, the present study showed that the different AEDs had the ability to directly and indirectly modulate bone cells differentiation, shedding new light towards a better understanding of how these drugs can affect bone tissue.

Indicadores biológicos de qualidade do solo

O presente trabalho teve como objetivo avaliar se as variáveis biomassa (BM) e respiração (RM) microbianas e as atividades de β -glucosidase, urease, amidase, fosfatase ácida e aril-sulfatase podem servir como indicadores biológicos de qualidade do solo. Foram realizados três estudos, utilizando um experimento de longa duração que avalia diferentes sistemas de culturas na recuperação do solo. No primeiro, as variáveis acima foram avaliadas durante um ano, e os resultados foram correlacionados com indicadores físicos, químicos e de produtividade dos tratamentos solo descobertoc (SD), pousio/milho, aveia/milho, pousio/milho+lablab, aveia+vica/milho+caupi, guandu/milho+guandu e campo nativo (CN), buscando demonstrar a adequação de seu uso como indicadores biológicos de qualidade, além de observar seus comportamentos quanto a variações sazonais. No segundo, foi avaliada a influência da presença de raízes e da cobertura constante e integral do solo sobre a qualidade biológica, utilizando-se as variáveis acima para comparar o solo quando sob gramínea perene, sob dois sistemas de cultura de milho (com e sem leguminosa em consórcio) ou sob CN e SD. O terceiro estudo avaliou a qualidade do solo, segundo estas variáveis, em função da adição de N em cobertura no milho, em dois sistemas de cultura de milho (com e sem leguminosa em consórcio). Foram verificadas altas correlações entre as variáveis analisadas e teores de C orgânico e N total, além de outros indicadores de qualidade física e de produtividade do solo, confirmando a adequação de seu uso como indicadores biológicos de qualidade. Porém, como seu uso individual pode induzir a erros, foi proposta sua avaliação conjunta, em forma gráfica ou de índice, o que garante resultados mais abrangentes e integrados sobre a qualidade do solo. No segundo estudo, a elevada presença de raízes no tratamento com gramínea perene não garantiu a elevação dos valores das variáveis analisadas aos níveis do solo sob CN, indicando que estes possam estar relacionados à complexidade da comunidade vegetal presente sobre o mesmo e à diversidade microbiana dela resultante. No terceiro estudo, a adição de N em cobertura no milho, consorciado ou não com leguminosa, agiu seletivamente sobre a vida microbiana e sua atividade no solo, não alterando significativamente sua qualidade em termos biológicos. As variáveis avaliadas mostraram-se adequadas para a quantificação da qualidade biológica do solo, e seus resultados sugerem que a rotação e a consorciação de culturas são práticas recomendáveis para a recuperação e a manutenção da mesma em solos cultivados.

Osteopenia diabética e pós-menopausa: efeito metabólico do zinco na recuperação do volume ósseo trabecular

Diabetes mellitus has been associated with bone metabolism alterations, such as osteopenia and osteporosis. So, the search of new anabolic agents promote bone mass gain can be important to prevent osteoporosis. The aim of this study was evaluate zinc anabolic effect over bone in diabetic and post-menopausal osteopenic models. Diabetes was induced by STZ (45mg/Kg of body weight) administration and post-menopausal by bilateral ovariectomy. Adults female Wistar rats (n=65) were divided in 5 groups: control group (n=15), ovariectomized without (n=15) and with zinc supplementation (n=10) groups, diabetic and ovarioctomized without (n=15) and with zinc supplementation (n=10) groups. Studied periods had been untill 90 days. Diabetic condition was confirmed hiperglicemic state and alterations of state with polyuria, polyphagia, polydipsia and glucosuria. Histomorphometric analysis showed that zinc supplementation increased trabecular thickness and reduced trabecular distance significantly in diabetic groups with similar values to those showed in control group. Correlation analysis of histomorphometric parameters with serum glucose concentration showed that more time in hyperglycemia more bone damage, as well as, zinc supplementation contributed to prevent this damage. Elevated serum glucose caused hyperzincuria, phosphaturia and calciuria. Zinc supplementation promoted increased levels of calcium and phosphorous ions in 90th days diabetic group. No alteration was observed by ovariectomy in mineral (Ca, P and Zn) serum and urine concentrations. Total serum Alkaline Phosphatase activity increased in diabetic groups, supplemented or not, compared with control group. However, Tartarate-Resistant Acid Phosphatase, magnesium and serum zinc did not altered in studied groups. Serum albumin was reduced only in diabetic groups. Serum creatinine was unaltered. These results support the hypotesis that zinc can be used to prevent and treat diabetic and post-menopausal osteopenia

Influência do tratamento com ácido lipoico sobre o metabolismo ósseo e perfil antioxidante de mulheres na perimenopausa

Bone is a dynamic tissue that is in constant process of remodeling in response to mechanical stress and hormonal changes. This study aimed to understand the relationship between the biochemical changes, which women in the menopausal transition are subject to, and how the use of an alternative therapy with lipoic acid (LA) could influence these changes. The study of double-blind, was carried out in perimenopausal women that underwent a three month treatment with 600 mg of AL compared with another group that received placebo during the same period. This study showed that women had a waist circunference and body mass index above the values recommended by WHO (WC ≥ 80 cm; BMI > 25kg/m2). Associated with this, these women had increased concentrations of total cholesterol and triglycerides, and borderline LDL (Total Cholesterol > 200mg/dL; Triglycerides > 150mg/dL; LDL >130mg/dL). These changes were not affected by treatment with AL. There were no shifts in liver profile (ALT, AST and GGT), kidney profile (urea, creatinine, total protein and albumin), mineral profile (Total Calcium, Ionized Calcium, Phosphorus and Magnesium) as well in bone markers (osteocalcin, Total Alkaline Phosphatase and Tartrate Resistant Acid Phosphatase) after treatment with LA. The results of the oxidative profile showed that treatment with LA decreased GPx activity (p < 0,01), while for the TBARS, GSH and SOD activity there were no differences. With regard to SOD, this enzyme will submit to be high in the placebo group after 3 months of study (p<0,05). The expression of RANKL mRNA was reduced (p < 0,05) and of RANK increased (p <0.001), after treatment with LA, while the expression of IL-6 and TNF-ɑ genes were no changed. We conclude that women already in the perimenopause stage have changes in lipid profile and body composition that could induce shifts in oxidative and bone metabolism. However, LA treatment has provided an effective effect in the oxidative and bone profile since the earliest markers such as GPx activity and mRNA expression of RANKL, respectively, were reduced associated with no change in SOD activity. These results suggest a beneficial and protective effect of LA, indicating it potential as an alternative treatment to help the to prevent the complications associated with estrogen deficiency

Resposta à inoculação de fungo solubilizador de fósforo em milho

Este trabalho procurou verificar o efeito da adição de duas fontes de fosfato prontamente disponíveis, superfosfato triplo e fosfato solubilizado obtido por via microbiológica e uma fonte não prontamente disponível, apatita de Araxá, na cultura do milho. em adição, foi verificado o efeito da inoculação do fungo Aspergillus niger, solubilizador de fosfato de rocha e da adição de matéria orgânica. Nos tratamentos em que se usou matéria orgânica, houve um aumento de população microbiana total do solo, mas nenhum efeito foi observado na produção e absorção de fósforo pela cultura do milho. Tanto o superfosfato triplo como a apatita de Araxá permitiram resultados mais favoráveis em termos de produção de massa seca e absorção de fósforo pelo milho em relação ao controle (sem fósforo) e à utilização de fosfato solubilizado. Também não se constatou efeito da inoculação de A. niger sobre a solubilização do fosfato de rocha, possivelmente devido à interferência dos microrganismos naturais do solo. O numero de microrganismos e a atividade da fosfatase ácida foram menores no solo fertilizado com superfosfato triplo que com apatita de Araxá.

Isoenzimas na diferenciação de sementes de três espécies do gênero Euterpe

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

Microrganismos do solo produtores de fosfatases em diferentes sistemas agrícolas

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

Serum and urinary measurements of prostatic acid phosphatase (PAP) and prostatic specific antigen (PSA) in dogs

Realizaram-se mensurações sérica e urinária de fosfatase ácida prostática (PAP) e antígeno prostático específico (PSA) de 20 cães. Os testes de PAP e PSA foram feitos em um equipamento automatizado, com o uso de kits comerciais para humanos. A média de PAP sérico foi de 0,7U/l e urinário 0,U/l. As médias do PSA sérico e urinário foram 0,005ng/dL e 0,004ng/dl, respectivamente. A determinação do dois biomarcadores in vivo é uma nova opção de diagnóstico na medicina veterinária e os valores obtidos devem ser correlacionados com a lesão morfológica da próstata.

Influência do tamoxifeno associado ao diabete melito na densidade mineral óssea

Considering that osteopenia and osteoporosis are diabetes mellitus complications, and that tamoxifen (TAM) is an anti-estrogenic drug used in breast cancer treatment, this drug may have a beneficial action preventing accentuaded bone loss associated to diabetes. Female Wistar rats (n=60) weighting 180-250g were divided in four groups: Group C, control animals (n=5); Group T, animals treated with TAM (n=5); Group D, diabetic animals (n=5); and Group DT, diabetic animals treated with TAM (n=5). Oestrus cycle was evaluated before the beggining of experimental period to select the animals with regular cycle. This evaluation continued throughout the study period and for all studied groups. Diabetes was induced by a intra perithoneal injection of streptozotocin (STZ) in a concentration of 45 mg/Kg of body weight. Those animals with serum glicose levels 250 mg/dL were considered diabetics. Animals were sacrificed in the periods of 30, 60 and 90 days after diabetes onset. Left femur histomorphometric measurements and serum biochemical analysis (glycemia, alkaline phosphatase, tartaric-resistant acid phosphatase, calcium, phosphorous, magnesium, total proteins, albumin, globulins, urea and creatinine) were done. Histomorphometric results showed a progressive bone loss in Group D animals when compared to those from Group C all over the experimental period, becoming accentuaded in the 90 days period. In relation to Groups T and DT, values approcimated to those obtained for control group were found during the whole period of study. Those data may indicate a bone mass recovery or a diminished bone loss due to diabetes when animals were treated with TAM. During the whole experimental period animals of groups D and DT maintained glycemic levels above 250 mg/dL whereas animals of groups C and T maintained those levels below 150mg/dL. Alkaline phosphatase activity was increased in all study periods for groups D and DT when compared to group C animals over the 90 days period. Tartarate-resistant acid phosphatase activity was showed unaltered in all periods of study and for all groups. Calcium and magnesium results were also unaltered, maintaining reference levels for all groups in all experimental periods. Phosphorous levels were increased in groups D and DT when compared to groups C and T in the 30 days period. However no difference was found in the periods of 60 and 90 days for this test. No difference was found for total proteins levels for groups C, T, D and DT over the study period. Albumin levels were reduced in DT group in the 60 days period and in D and DT groups in the 90 days period. Urea levels were significantly increased in the 30, 60 and 90 days study periods in groups D and DT when compared to groups C and T. Creatinine results showed a significantly increase in the 90 days period for groups D and DT when compared to groups C and T, and maintaining unaltered in the 30 and 60 days periods. These results suggest that the treatment with TAM may reduce bone loss caused by diabetes mellitus

Screening of filamentous fungi for production of enzymes of biotechnological interest

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

Electrophoretic protein pattern and acid phosphatase activity in the midgut extracts of Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) during metamorphosis

Foram pesquisadas variações no padrão eletroforético das proteínas e da atividade da fosfatase ácida contidas em extratos do intestino médio de Apis mellifera L. durante o último estágio larval e pupação com a finalidade de estabelecer um paralelo entre os resultados e os eventos da metamorfose. Verificou-se maior variedade de bandas protéicas durante o estágio de pré-pupa e menor na pupa de olho marrom. A atividade da fosfatase ácida foi maior durante o último estágio larval e menor na pupa de olho branco. A maior variedade de bandas protéicas na pré-pupa coincide com a histólise do epitélio larval e reconstituição do epitélio pupal, enquanto a menor variabilidade na pupa de olho marrom coincide com o fim da diferenciação do intestino médio. A maior atividade fosfatásica no último estágio larval pode ocorrer em razão da sua função na histólise do epitélio.

Características biológicas do solo indicadoras de qualidade após dois anos de aplicação de biossólido industrial e cultivo de milho

A utilização agrícola de biossólidos tem sido muito incentivada, mas, como esses resíduos apresentam composição química variada, o valor agronômico e os efeitos sobre características indicadoras de qualidade do solo precisam ser avaliados caso a caso, a fim de estabelecer normas de segurança para uso desses materiais. Neste trabalho foram avaliadas características biológicas, após a aplicação, por dois anos consecutivos, de doses crescentes (0, 6, 12, 18 e 24 t ha-1 base seca) de um biossólido gerado por uma indústria de fibras e resinas PET e da adubação mineral completa no cultivo de milho, em um Cambissolo distrófico, comparados aos de uma área adjacente, sob Brachiaria sp. e sem cultivo nos últimos 10 anos, usada como referência. Os valores de C e N da biomassa microbiana, a respiração basal e as atividades das enzimas urease e beta-glicosidase e da hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) aumentaram, enquanto a atividade da fosfatase ácida diminuiu com a elevação das doses de biossólido, porém estas não tiveram efeito sobre o quociente metabólico (qCO2). A diminuição da atividade da fosfatase se deveu ao aumento da disponibilidade de P no solo, não caracterizando efeito adverso da aplicação do biossólido. Com aplicação de 12 t ha-1 de biossólido (recomendação agronômica), a respiração e a hidrólise da FDA foram maiores e a atividade da fosfatase foi menor que a obtida no solo com adubação mineral, mas as demais características avaliadas não diferiram entre estes tratamentos. A colonização micorrízica de Brachiaria sp. não diferiu entre plantas de crescimento espontâneo nas parcelas anteriormente cultivadas com milho e aquelas da área adjacente. Apesar do menor número de esporos, verificou-se enriquecimento de espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) nas parcelas cultivadas. O carbono orgânico (Corg) e a biomassa microbiana apresentaram alta correlação com os demais parâmetros avaliados, indicando que as alterações na quantidade e qualidade da matéria orgânica, promovidas pela aplicação do biossólido, refletiram na dinâmica da microbiota e influenciaram positivamente os parâmetros biológicos de qualidade do solo.

MICROBIAL ACTIVITY of DARK RED LATOSOL SAMPLES STORED AT DIFFERENT TEMPERATURES

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

Enzyme activity and microbial biomass in an Oxisol amended with sewage sludge contaminated with nickel

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

Isoenzymatic polymorphism in Citrus spp. and Poncirus trifoliata (L.) Raf. (Rutaceae)

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