Action of N-bromosuccinimide on human hemoglobin and its possible bearing on heme-globin linkage

A reaction of N-bromosuccinimide with the heme groups of hemoglobin has been studied spectrophotometrically. The reaction brings about the disappearance of characteristic absorption peaks of hemoglobin and is accompanied by the release of inorganic iron from the heme groups. Urea is obligatory for the reaction to take place at pH 4.0, while it can occur in the absence of urea at pH 7.0. The spectrum of hemoglobin which does not show any peak in the Soret region at pH 4.0 is “normalized” in the presence of urea or sucrose at the same pH. The effect of “normalization” in 8 M urea is apparent over the pH range 3.0–4.5. From the obligatory requirement of urea and sucrose for “normalization” of spectrum and the dependence of the release of inorganic iron on the concentration of urea, it is suggested that heme groups are “buried” within the globin at pH 4.0 and not dissociated from globin as supposed before.

Regulation of cytochrome P-450b/e gene expression by a heme- and phenobarbitone-modulated transcription factor

The cloned DNA fragment of the cytochrome P-450b/e gene containing the upstream region from position -179 through part of the first exon is faithfully transcribed in freeze-thawed rat liver nuclei. Phenobarbitone treatment of the animal strikingly increases this transcription, and the increase is blocked by cycloheximide (protein synthesis inhibitor) or CoCl2 (heme biosynthetic inhibitor) treatment of animals. This picture correlates very well with the reported cytochrome P-450b/e mRNA levels in vivo and run-on transcription rates in vitro under these conditions. The upstream region (from position -179) was assessed for protein binding with nuclear extracts by nitrocellulose filter binding, gel retardation, DNase I treatment ("footprinting"), and Western blot analysis. Phenobarbitone treatment dramatically increases protein binding to the upstream region, an increase once again blocked by cycloheximide or CoCl2 treatments. Addition of heme in vitro to heme-deficient nuclei and nuclear extracts restores the induced levels of transcription and protein binding to the upstream fragment, respectively. Thus, drug-mediated synthesis and heme-modulated binding of a transcription factor(s) appear involved in the transcriptional activation of the cytochrome P-450b/e genes, and an 85-kDa protein may be a major factor in this regard.

Heme is a positive regulator of cytochrome P-450 gene transcription

Inhibitors of heme biosynthesis such as CoCl2, 3-amino-1,2,4-triazole, and thioacetamide block the 3-methylcholanthrene-mediated induction of cytochrome P-450 (c + d) messenger RNAs and their transcription in rat liver. This effect is specific, since the messenger RNA levels for albumin and glutathione transferase (Ya + Yc) and their transcription are not significantly influenced under conditions of heme depletion. Exogenous administration of heme at very low doses (50 μg/100 g body wt) is able to completely counteract the effects of the heme biosynthetic inhibitors on cytochrome P-450 (c + d) messenger RNA levels and their transcription. This constitutes a direct proof for the role of heme as a positive regulator of cytochrome P-450 gene transcription.

Heme regulates cytochrome P-450 gene transcription elongation

Administration of 3-methylcholanthrene (MC) to rats results in a striking increase in the transcription of cytochrome P-450 (c+d) messenger RNA with isolated nuclei, which is blocked by the simultaneous administration of cobalt chloride, an inhibitor of heme biosynthesis. Transcription of cytochrome P-450 (c+d) mRNAs with nuclei isolated from MC treated rats shows a linear increase with time of incubation, whereas it shows a progressive decrease with incubation time in the case of nuclei isolated from MC+CoCl2 treated rats. Addition of heme in vitro (10−6M) to the latter nuclei results in a significant counteraction of the decreased cytochrome P-450 (c+d) mRNA transcription. The inhibition in transcription rates observed in MC+CoCl2 treated rat liver nuclei is more pronounced with the seventh exon probe than with the second exon probe. Once again, in vitro heme addition can counteract the inhibition observed with both the probes. Since run off transcription with isolated nuclei represents essentially elongation of the initiated transcripts, the data obtained can be interpreted on the basis that heme regulates cytochrome P-450 gene transcription elongation.

Chloroquine Inhibits Heme-Dependent Protein Synthesis in Plasmodium falciparum

A cell-free protein-synthesizing system has been reconstituted using the S-30 fraction or ribosomes and the S-100 fraction from Plasmodium falciparum. Addition of heme in vitro stimulates cell-free protein synthesis strikingly. Chloroquine inhibits the heme-dependent protein synthesis in the parasite lysate. The drug has also been found to inhibit parasite protein synthesis in situ at therapeutic concentrations soon after addition to parasite cultures. Ribosomes as well as the S-100 fraction isolated from such chloroquine-treated cultures are defective in protein synthesis. Addition of hemin plus glucose 6-phosphate or high concentrations of GTP, cAMP, and an active preparation of eIF-2 to the parasite cell-free system restores protein synthesis to a significant extent in chloroquine-treated cultures. Under conditions of inhibition of protein synthesis in situ by chloroquine in the culture, the parasite eukaryotic initiation factor 2-alpha- (eIF-2-alpha) is phosphorylated in the parasite lysate to a greater extent than that observed in the control culture. Addition of hemin in vitro suppresses this phosphorylation. eIF-2-alpha kinase activity is present in the parasite lysate and is not a contaminant derived from the human erythrocytes used to culture the parasite. The heme-chloroquine interactive effects can also be demonstrated with purified eIF-2-alpha kinase from rabbit reticulocyte lysate. It is proposed that chloroquine inhibits heme-dependent protein synthesis in the parasite and this is an early event mediating the growth-inhibitory effects of the drug.

Involvement of heme in the transcriptional activation of CYPIIB1/B2 gene by phenobarbitone in rat liver—Studies with succinylacetone

Earlier studies in this laboratory had implicated heme to function as a positive modulator of phenobarbitonemediated activation of CYPIIB1/B2 gene transcription in rat liver. However, recent reports have indicated that succinylacetone, a specific inhibitor of δ-aminolevulinate dehydrase, does not affect this process. The present studies indicate that succinylacetone does inhibit the phenobarbitone-mediated increase in CYPIIB1/B2 mRNAs and their transcription in rat liver at early time points (45 min to 3 h), but the inhibition is not pronounced at later time points (16 h). Succinylacetone is a weaker inhibitor of heme biosynthesis than CoCl2, 3-amino-1,2,4-triazole, or thioacetamide used earlier in this laboratory. Succinylacetone induces δ-aminolevulinate synthase, whereas the other compounds depress the levels of the enzyme. There is a good correlation between the amount of freshly synthesized nuclear heme pool and the activation of CYPIIB1/B2 transcription by phenobarbitone. A model implicating a nuclear heme pool regulating the transcription of δ-aminolevulinate synthase, CYPIIB1/ B2, and heme oxygenase genes is proposed.

devovo biosynthesis of heme offers a new chemotherapeutic target in the human malarial parasite

The human malarial parasite, Image , has been found to synthesize heme Image , despite the accumulation of large quantities of polymeric heme derived from the hemoglobin of the red cell host. The parasite δ-aminolevulinate dehydrase level is significantly lower than that of the host and its inhibition by succinylacetone leads to inhibition of parasite protein synthesis and viability.

Malaria Parasite-Synthesized Heme Is Essential in the Mosquito and Liver Stages and Complements Host Heme in the Blood Stages of Infection

Heme metabolism is central to malaria parasite biology. The parasite acquires heme from host hemoglobin in the intraerythrocytic stages and stores it as hemozoin to prevent free heme toxicity. The parasite can also synthesize heme de novo, and all the enzymes in the pathway are characterized. To study the role of the dual heme sources in malaria parasite growth and development, we knocked out the first enzyme, d-aminolevulinate synthase (ALAS), and the last enzyme, ferrochelatase (FC), in the heme-biosynthetic pathway of Plasmodium berghei (Pb). The wild-type and knockout (KO) parasites had similar intraerythrocytic growth patterns in mice. We carried out in vitro radiolabeling of heme in Pb-infected mouse reticulocytes and Plasmodium falciparum-infected human RBCs using 4-(14) C] aminolevulinic acid (ALA). We found that the parasites incorporated both host hemoglobin-heme and parasite-synthesized heme into hemozoin and mitochondrial cytochromes. The similar fates of the two heme sources suggest that they may serve as backup mechanisms to provide heme in the intraerythrocytic stages. Nevertheless, the de novo pathway is absolutely essential for parasite development in the mosquito and liver stages. PbKO parasites formed drastically reduced oocysts and did not form sporozoites in the salivary glands. Oocyst production in PbALASKO parasites recovered when mosquitoes received an ALA supplement. PbALASKO sporozoites could infect mice only when the mice received an ALA supplement. Our results indicate the potential for new therapeutic interventions targeting the heme-biosynthetic pathway in the parasite during the mosquito and liver stages.

Modulação da ativação de monócitos por lipoxinas

Lipoxinas (LXs) são metabólitos do ácido araquidônico com reconhecidas atividades antiinflamatórias e pró-resolução. Apesar do grande número de trabalhos publicados descrevendo o papel das LXs e seus análogos em leucócitos e outros tipos celulares envolvidos em doenças inflamatórias, pouco é sabido a respeito dos mecanismos de ação que desencadeiam estas respostas. Neste trabalho investigamos o papel do 15-epi-16-(para-flúor)-fenoxi-lipoxina A4 (ATL-1), um análogo sintético da 15-epi-lipoxina A4, sobre diversos processos de ativação de monócitos. Caracterizamos, pela primeira vez, o receptor da lipoxina A4 (ALX) na linhagem monocítica U937, através da avaliação de sua expressão gênica e protéica e de sua funcionalidade analisando a ativação de ERK-2, o que torna esta célula uma ferramenta apta para estudo dos mecanismos de ação das LXs e seus análogos sobre os monócitos. Além disso, demonstramos que o ATL-1 aumenta a expressão da enzima heme oxigenase (HO) -1 em células U937 via ativação da p38 MAP quinase (MAPK) e diminui a secreção da Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), uma quimiocina envolvida com o recrutamento de monócitos para o foco inflamatório, em células U937 estimuladas com LPS. A inibição da secreção de MCP-1 foi revertida pela utilização do SB203580, sugerindo que este efeito é dependente da ativação da via p38 MAPK. O presente estudo elucida alguns dos mecanismos envolvidos na ativação de monócitos pelas lipoxinas que podem levar a novas abordagens para o controle de diversas doenças nas quais o componente inflamatório é importante

Reconhecimento de padrão na biodisponibilidade do ferro utilizando o Algoritmo Fuzzy C-Means

Este trabalho apresenta um método para reconhecimento do padrão na biodisponibilidade do ferro, através da interação com substâncias que auxiliam a absorção como vitamina C e vitamina A e nutrientes inibidores como cálcio, fitato, oxalato, tanino e cafeína. Os dados foram obtidos através de inquérito alimentar, almoço e jantar, em crianças de 2 a 5 anos da única Creche Municipal de Paraty-RJ entre 2007 e 2008. A Análise de Componentes Principais (ACP) foi aplicada na seleção dos nutrientes e utilizou-se o Algoritmo Fuzzy C-Means (FCM) para criar os agrupamentos classificados de acordo com a biodisponibilidade do ferro. Uma análise de sensibilidade foi desenvolvida na tentativa de buscar quantidades limítrofes de cálcio a serem consumidas nas refeições. A ACP mostrou que no almoço os nutrientes que explicavam melhor a variabilidade do modelo foram ferro, vitamina C, fitato e oxalato, enquanto no jantar o cálcio se mostrou eficaz na determinação da variabilidade do modelo devido ao elevado consumo de leite e derivados. Para o almoço, a aplicação do FCM na interação dos nutrientes, notou-se que a ingestão de vitamina C foi determinante na classificação dos grupos. No jantar, a classificação de grupos foi determinada pela quantidade de ferro heme na interação com o cálcio. Na análise de sensibilidade realizada no almoço e no jantar, duas iterações do algoritmo determinaram a interferência total do cálcio na biodisponibilidade do ferro.

Paixões e afetos: possibilidades de leitura das teses da Faculdade de Medicina do Rio de Janeiro no século XIX

Este trabalho busca investigar as condições de produção dos saberes psicológicos contidos nas teses de doutoramento da Faculdade de Medicina do Rio de Janeiro no século XIX. Tal meta visa, a partir de conceitos diversos, obter os princípios norteadores das obras dos futuros doutores, tomando como ponto de partida o seu contexto sócio-cultural. Dois conceitos, no entanto, serão privilegiados: os de paixão e afeto. Estes são conceitos que surgem em diversas teses, principalmente naquelas da primeira metade do séulo XIX período da maior parte das teses selecionadas nesta ocasião. Uma das principais questões levantadas diz respeito à maneira como os autores das teses elaboram seus trabalhos: utilizam-se das mais diversas referências para que possam corroborar aquilo que propõem em seus trabalhos. Assim, freqüentemente recorrem a textos de autores consagrados mesmo que, por vezes, não haja concordância entre os autores escolhidos. Os conteúdos utilizados são díspares, mas, como são aparentemente concordantes com o que os médicos produzem, são apropriados por estes. Esta apropriação vem a ser discutida a partir do trabalho de Michel de Certeau. Também vemos alguns elementos das teses sofrerem transformações, num trabalho de bricolagem, tal como propõe Claude Lévi-Strauss. É inegável que a apropriação e a bricolagem vão além do que se verifica nas obras de Certeau e Lévi-Strauss: estes se referem à cultura popular quando tratam daqueles temas, mas ao fazer uma incursão pelos escritos das teses, pode-se perceber que os mesmos fenômenos são característicos também de materiais que estão além do que geralmente se chama de cultura popular, haja vista que teses de medicina não poderiam ser interpretadas como tal. Sendo o período pesquisado uma época em que a psicologia ainda não se constituiu como ciência, os trabalhos médicos tornam-se instrumentos privilegiados de difusão de saberes psicológicos. Fazem parte de um material que impulsiona a produção de conhecimento sobre o homem em seus aspectos individuais, culturais, sociais, psicológicos, indo além das discussões fisiológicas e orgânicas. Embora estas estejam presentes, formam um conjunto com o qual os autores das teses buscam verificar as vicissitudes humanas. Para realizar este estudo foi necessária uma pesquisa documental, onde as teses servem como fontes primárias para a execução do trabalho. Através da análise dos temas e termos constantes das teses, pretende-se constituir um mapa sobre o qual torna-se possível articular as idéias veiculadas nas teses com o contexto sócio-cultural em que são produzidos os materiais dos escritos dos médicos

A Pesquisa acadêmica sobre Ação afirmativa no Brasil: um estudo conceitual das teses e dissertações no período entre 1.987 e 2.010

Este trabalho tem como objeto a análise conceitual da produção acadêmica de teses e dissertações sobre o tema Ações Afirmativas (AAs) no Brasil, no período compreendido entre 1987 e 2010. A abordagem metodológica utilizada foi pautada na pesquisa qualitativa de natureza bibliográfica. A principal fonte de dados foi o Banco de Teses e Dissertações da Capes/MEC. A escolha da amostra, composta de 206 textos acadêmicos, se deu com base na utilização do termo ação afirmativa como categoria de busca. Dessas amostras, foram analisados, por meio de mapas conceituais, 35 trabalhos completos, de modo a atender ao critério de proporcionalidade entre o tema AAs e as demais categorias que emergiram da análise do corpo de dados com utilização software Atlas.ti. Incialmente foi realizada a leitura crítica e a seleção de categorias pertinentes ao tema, posteriormente utilizou-se o software para confirmar e/ou desconfirmar essas categorias. Com esse procedimento foi possível não somente extrair o foco dado por cada trabalho acadêmico, como a abordagem teórica, a metodológica, a posição dos autores em relação ao tema AAs, a população alvo eleita por cada autor, como também identificar os autores/teóricos recorrentes ao tema AAs utilizados para fundamentar esses trabalhos. Para demonstrar os resultados optou-se pela análise dos mapas conceituais de modo descritivo e ainda por apresentá-los no apêndice II de modo ilustrativo. Como resultado identificou-se que a grande maioria dos trabalhos refere-se as AAs a partir da aplicação de políticas públicas de redução das desigualdades, como o sistema de cotas relacionado ao acesso da população negra no sistema de ensino superior. Quanto ao posicionamento dos autores em relação a essas ações, foram raros os trabalhos que se posicionaram contra as AAs. De modo geral, os autores estudados entendem que esta é uma forma de justiça distributiva e de reparação social das desigualdades entre diferentes segmentos e grupos sociais. Considera-se que este estudo se faz importante na medida em que é crescente no ensino superior no Brasil, nos últimos anos, a utilização deste recurso político de equalização das desigualdades sociais. Este estudo mostra um diagnóstico do perfil da produção acadêmica e permite identificar as áreas de estudo e os temas mais frequentemente associados às AAs. Pretende-se com ele, contribuir com um marco teórico-conceitual para que novas pesquisas possam ser realizadas de modo a enriquecer o campo de estudos das ciências sociais, em especial sobre o tema AAs

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.