Recent developments in the use of isotope ratio mass spectrometry in sports drug testing.

According to the annual report of the World Anti-Doping Agency, steroids are the most frequently detected class of doping agents. Detecting the misuse of endogenously occurring steroids, i.e. steroids such as testosterone that are produced naturally by humans, is one of the most challenging issues in doping control analysis. The established thresholds for urinary concentrations or concentration ratios such as the testosterone/epitestosterone quotient are sometimes inconclusive owing to the large biological variation in these parameters.For more than 15 years, doping control laboratories focused on the carbon isotope ratios of endogenous steroids to distinguish between naturally elevated steroid profile parameters and illicit administration of steroids. A variety of different methods has been developed throughout the last decade and the number of different steroids under investigation by isotope ratio mass spectrometry has recently grown considerably. Besides norandrosterone, boldenone was found to occur endogenously in rare cases and the misuse of corticosteroids or epitestosterone can now be detected with the aid of carbon isotope ratios as well. In addition, steroids excreted as sulfoconjugates were investigated, and the first results regarding hydrogen isotope ratios recently became available.All of these will be presented in detail within this review together with some considerations on validation issues and on identification of parameters influencing steroidal isotope ratios in urine.

Investigations on hydrogen isotope ratios of endogenous urinary steroids: reference-population-based thresholds and proof-of-concept.

Carbon isotope ratio (CIR) analysis has been routinely and successfully used in sports drug testing for many years to uncover the misuse of endogenous steroids. One limitation of the method is the availability of steroid preparations exhibiting CIRs equal to endogenous steroids. To overcome this problem, hydrogen isotope ratios (HIR) of endogenous urinary steroids were investigated as a potential complement; results obtained from a reference population of 67 individuals are presented herein. An established sample preparation method was modified and improved to enable separate measurements of each analyte of interest where possible. From the fraction of glucuronidated steroids; pregnanediol, 16-androstenol, 11-ketoetiocholanolone, androsterone (A), etiocholanolone (E), dehydroepiandrosterone (D), 5α- and 5β-androstanediol, testosterone and epitestosterone were included. In addition, sulfate conjugates of A, E, D, epiandrosterone and 17α- and 17β-androstenediol were considered and analyzed after acidic solvolysis. The obtained results enabled the calculation of the first reference-population-based thresholds for HIR of urinary steroids that can readily be applied to routine doping control samples. Proof-of-concept was accomplished by investigating urine specimens collected after a single oral application of testosterone-undecanoate. The HIR of most testosterone metabolites were found to be significantly influenced by the exogenous steroid beyond the established threshold values. Additionally, one regular doping control sample with an extraordinary testosterone/epitestosterone ratio of 100 without suspicious CIR was subjected to the complementary methodology of HIR analysis. The HIR data eventually provided evidence for the exogenous origin of urinary testosterone metabolites. Despite further investigations on HIR being advisable to corroborate the presented reference-population-based thresholds, the developed method proved to be a new tool supporting modern sports drug testing procedures.

Efeito de leguminosas nos atributos físicos e carbono orgânico de um Luvissolo

A degradação de um solo sob cultivo é resultante, principalmente, de seu manejo inadequado, com reflexos nas baixas produtividades das culturas. Com a finalidade de avaliar o efeito de leguminosas nos atributos físicos e carbono orgânico (CO) de um Luvissolo, realizou-se, no município de Alagoinha (PB), um experimento entre 1997 e 1999, com as seguintes espécies: crotalária (Crotalaria juncea, L), guandu (Cajanus cajan,L), guandu anão (Cajanus cajan (L) Millsp), calopogônio (Calopogonium mucunoides, L), feijão-de-porco (Canavalia ensiforme, L), lab-lab (Dolichos lab lab, L), kudzu tropical (Pueraria phaseoloides, L), siratro (Macroptilium atropurpureum, L), leucena (Leucaena leucocephala, L), cunhã (Clitoria ternatea, L), mucuna preta (Styzolobium aterrimum, L), mucuna cinza (Styzolobium cinereum Piper e Tracy), e uma parcela com vegetação espontânea, como testemunha. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso em esquema de parcela subdividida, com distribuição de treze tratamentos principais na parcela (12 leguminosas + 1 testemunha) e três tratamentos secundários, representados pelas profundidades de coleta de amostras de solo (0,00-0,10; 0,10-0,20; e 0,20-0,30 m), na subparcela, com três repetições. Na condição edafoclimática deste experimento, durante os três anos de trabalho, constatou-se que o emprego das leguminosas em relação à testemunha manteve inalterados o CO do solo, a densidade do solo, a porosidade total, a argila dispersa em água e a estabilidade dos agregados do solo.

Efeitos alelopáticos de extratos vegetais na germinação, colonização micorrízica e crescimento inicial de milho, soja e feijão

Restos vegetais e liteira podem interferir no desenvolvimento de plantas. Este trabalho objetivou avaliar os efeitos alelopáticos de extratos aquosos de Pinus sp., milheto (Pennisetum americanum (L.) Leeke) e mucuna (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) sobre a germinação, colonização micorrízica e crescimento inicial de milho (Zea mays L.), soja (Glycine max L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.). Os extratos foram elaborados utilizando folhas trituradas. O experimento in vitro empregou papel Germitest umedecido com extratos ou água destilada por sete dias. O experimento em casa de vegetação teve esquema fatorial 3 x 3 x 4, com quatro repetições: três espécies vegetais (soja, milho e feijão), três extratos aquosos (Pinus, milheto e mucuna) e quatro doses de extrato (0,0; 0,5; 1,0; e 2,0 kg L-1). O substrato foi Latossolo Vermelho coletado no município de Selvíria-MS, no bioma Cerrado. Após a semeadura, os vasos receberam, a cada cinco dias, por 45 dias, 50 mL dos extratos. Para a soja, extratos de mucuna e milheto diminuíram o comprimento do hipocótilo e da radícula e os de Pinus aumentaram esses comprimentos. Em feijão, o extrato de Pinus diminuiu o comprimento do hipocótilo e da radícula, mas os extratos de mucuna e milheto aumentaram-no. O extrato do milheto reduziu a percentagem e a velocidade de germinação em feijão. Todos os extratos reduziram a colonização micorrízica e o número de esporos de fungos micorrízicos arbusculares em soja, milho e feijão.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho degradado em recuperação com adubos verdes, calcário e gesso

A utilização incorreta dos solos e as grandes construções no meio rural vêm causando alterações no ambiente edafoclimático, o que torna os solos menos produtivos, aumentando assim as áreas degradadas. Tendo em vista esse problema, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a recuperação de um Latossolo Vermelho que se encontra há 17 anos com o uso de adubos verdes, calcário, gesso e braquiária. Foi utilizada a qualidade da estrutura como indicadora da recuperação do solo. O trabalho foi desenvolvido em delineamento experimental inteiramente casualizado, com nove tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram: testemunha (solo mobilizado) até 1999, sendo depois implantada Brachiaria decumbens; mucuna-preta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) até 1999, substituída por B. decumbens; guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp) até 1994, substituído por feijão-de-porco (Canavalia ensiformis (L.)) e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+gesso+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+gesso+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, partir de 1999, por B. decumbens; e duas testemunhas: solo exposto (sem técnica de recuperação) e vegetação nativa de Cerrado. Foi avaliada a estabilidade de agregados em água e o conteúdo de matéria orgânica nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-40 cm. O solo vem sendo recuperado, e a qualidade da estrutura, comparada à condição natural de Cerrado, na camada de 0-10 cm foi mais alterada positivamente; os tratamentos que receberam calcário e gesso foram os melhores, e o teor de matéria orgânica nessa camada foi superior ao das demais. Abaixo da camada superficial do solo, os tratamentos estão agindo de forma semelhante. O solo exposto, em todas as camadas, apresentou-se com má qualidade da estrutura, avaliada pela estabilidade de agregados e pelo diâmetro médio ponderado.

Recovery of soil physical properties by green manure, liming, gypsum and pasture and spontaneous native species¹

Inadequate usage can degrade natural resources, particularly soils. More attention has been paid to practices aiming at the recovery of degraded soils in the last years, e.g, the use of organic fertilizers, liming and introduction of species adapted to adverse conditions. The purpose of this study was therefore to investigate the recovery of physical properties of a Red Latosol (Oxisol) degraded by the construction of a hydroelectric power station. In the study area, a soil layer about 8m thick had been withdrawn by heavy machines leading not only to soil compaction, but resulting in high-degree degradation. The experiment was arranged in a completely randomized design with nine treatments and four replications. The treatments consisted of: 1- soil mobilization by tilling (to ensure the effect of mechanical mobilization in all treatments) without planting, but growth of spontaneous vegetation; 2- Black velvet bean (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy); 3- Pigeonpea (Cajanus cajan (L.) DC); 4- Liming + black velvet bean; 5-Liming + pigeonpea until 1994, when replaced by jack bean (Canavalia ensiformis); 6- Liming + gypsum + black velvet bean; 7- Liming + gypsum + pigeonpea until 1994, when replaced by jack bean; and two controls as reference: 8- Native Cerrado vegetation and 9- bare soil (no tilling and no planting), left under natural conditions and in this situation, without spontaneous vegetation. In treatments 1 through 7, the soil was tilled. Treatments were installed in 1992 and left unmanaged for seven years, until brachiaria (Brachiaria decumbens) was planted in all plots in 1999. Seventeen years after implantation, the properties soil macroporosity, microporosity, total porosity, bulk density and aggregate stability were assessed in the previously described treatments in the soil layers 0.00-0.10; 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m, and soil Penetration Resistance and soil moisture in 0.00-0.15 and 0.15-0.30 m. The plants were evaluated for: brachiaria dry matter and spontaneous growth of native tree species in the plots as of 2006. Results were analyzed by variance analysis and Tukey´s test at 5 % for mean comparison. In all treatments, except for the bare soil (no recovery measures), ongoing recovery of the degraded soil physical properties was observed. Macroporosity, soil bulk density and total porosity were good soil quality indicators. The occurrence of spontaneous native species indicated the soil recovery process. The best adapted species was Machaerium acutifolium Vogel, with the largest number of plants and most advanced development; the dry matter production of B. decumbens in recovering soil was similar to normal conditions, evidencing soil recovery.

Variabilidade e correlação espacial de micronutrientes e matéria orgânica do solo com a produtividade da pimenta-do-reino

Estudos que visem elucidar a variação espacial de atributos de solo associada à resposta de produção das lavouras podem contribuir para a aplicação racional de insumos, possibilitando ganhos econômicos e ambientais. Objetivou-se neste trabalho avaliar a variabilidade espacial dos micronutrientes Fe, Cu, Zn e Mn e da matéria orgânica, bem como sua correlação espacial com a produtividade de uma lavoura de pimenta-do-reino cultivada em um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico. O estudo foi realizado em uma lavoura comercial de pimenta-do-reino da variedade Bragantina, em regime de irrigação por microaspersão, no município de São Mateus-ES. A área experimental possui dimensões de 100 x 120 m, onde se amostrou uma malha de 126 pontos com distância mínima de 5 m entre eles. Em cada ponto amostral foram coletadas três subamostras de solo na projeção da copa da pimenteira-do-reino, compondo uma amostra, na profundidade de 0-20 cm. A produtividade da lavoura foi estimada por meio da colheita das três plantas circunvizinhas a cada ponto amostral. Os atributos estudados apresentaram estrutura de dependência espacial forte e moderada, sendo o modelo esférico o que melhor se ajustou para todas as variáveis avaliadas. Verificou-se correlação espacial negativa para o teor de Fe e positiva para os teores de Zn, Mn e matéria orgânica do solo com a produtividade da pimenta-do-reino.

Combination of carbon isotope ratio with hydrogen isotope ratio determinations in sports drug testing.

Carbon isotope ratio (CIR) analysis has been routinely and successfully applied to doping control analysis for many years to uncover the misuse of endogenous steroids such as testosterone. Over the years, several challenges and limitations of this approach became apparent, e.g., the influence of inadequate chromatographic separation on CIR values or the emergence of steroid preparations comprising identical CIRs as endogenous steroids. While the latter has been addressed recently by the implementation of hydrogen isotope ratios (HIR), an improved sample preparation for CIR avoiding co-eluting compounds is presented herein together with newly established reference values of those endogenous steroids being relevant for doping controls. From the fraction of glucuronidated steroids 5β-pregnane-3α,20α-diol, 5α-androst-16-en-3α-ol, 3α-Hydroxy-5β-androstane-11,17-dione, 3α-hydroxy-5α-androstan-17-one (ANDRO), 3α-hydroxy-5β-androstan-17-one (ETIO), 3β-hydroxy-androst-5-en-17-one (DHEA), 5α- and 5β-androstane-3α,17β-diol (5aDIOL and 5bDIOL), 17β-hydroxy-androst-4-en-3-one and 17α-hydroxy-androst-4-en-3-one were included. In addition, sulfate conjugates of ANDRO, ETIO, DHEA, 3β-hydroxy-5α-androstan-17-one plus 17α- and androst-5-ene-3β,17β-diol were considered and analyzed after acidic solvolysis. The results obtained for the reference population encompassing n = 67 males and females confirmed earlier findings regarding factors influencing endogenous CIR. Variations in sample preparation influenced CIR measurements especially for 5aDIOL and 5bDIOL, the most valuable steroidal analytes for the detection of testosterone misuse. Earlier investigations on the HIR of the same reference population enabled the evaluation of combined measurements of CIR and HIR and its usefulness regarding both steroid metabolism studies and doping control analysis. The combination of both stable isotopes would allow for lower reference limits providing the same statistical power and certainty to distinguish between the endo- or exogenous origin of a urinary steroid.

A rotação de cultura reduz a matocompetição e aumenta o teor de clorofila e a produtividade do arroz

A rotação de culturas é uma prática importante em sistemas agrícolas sustentáveis pelos efeitos benéficos tanto na fertilidade do solo como na redução da matocompetição, entre outros. Este trabalho foi conduzido no campo experimental da UEMA, em São Luís, MA. Avaliou-se o efeito da rotação de culturas na incidência de plantas invasoras, nos teores de clorofila e na produtividade do arroz (Oryza sativa L. cv. Guarani). Cultivou-se o arroz com e sem adubação nitrogenada, bem como em rotação com caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.), crotalária (Crotalaria paulina Schrank) e mucuna (Mucuna aterrima Piper & Tracy). No primeiro ciclo a cobertura morta das leguminosas, deixada sobre o solo para a safra seguinte, foi máxima na crotalária, intermediária na mucuna e mínima no caupi. No segundo ciclo, cultivado em plantio direto sem uso de herbicidas, a rotação com mucuna e crotalária reduziu a biomassa, a cobertura e a densidade das invasoras. O teor de clorofila foi maior na rotação com crotalária do que na testemunha. A produtividade do arroz foi maior na rotação com crotalária e mucuna do que no arroz em cultivo sucessivo com ou sem N. Concluiu-se que a rotação do arroz com leguminosas aumenta a produtividade do arroz e reduz a matocompetição.

Comportamento de espécies de adubos verdes em diferentes épocas de semeadura e espaçamentos na região dos Cerrados

Com o objetivo de avaliar o crescimento e desenvolvimento de leguminosas utilizadas como adubos verdes, instalaram-se três ensaios, em três épocas de semeadura e dois espaçamentos na região dos Cerrados, durante o ano agrícola de 1991/1992, na área experimental da Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa do Solo (CNPS), em Senador Canedo, GO. As espécies avaliadas foram Crotalaria juncea L., mucuna-preta (Mucuna aterrima (Piper & Tracy) Merr.), guandu cv. Kaki (Cajanus cajan (L.) Millsp.) e Crotalaria ochroleuca G. Don. O delineamento experimental utilizado, dentro de cada época, foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas, com três repetições. Os resultados indicaram que C. juncea e C. cajan apresentaram as maiores produções de fitomassa seca. O atraso da semeadura, em relação ao início da estação chuvosa, reduziu os rendimentos de fitomassas verde e seca produzidos pelas leguminosas, exceto pela mucuna-preta. Os espaçamentos de 0,5 m e 0,4 m não influenciaram o período para o florescimento e as produções de fitomassas verde e seca.

Crescimento e teor de metais de mudas de espécies arbóreas cultivadas em solo contaminado com metais pesados

O objetivo do trabalho foi avaliar o teor de metais pesados e o crescimento de mudas de 20 espécies arbóreas tropicais em solo com elevado grau de contaminação com metais pesados. Em casa de vegetação, as mudas foram transplantadas para vasos contendo 3,3 kg de misturas com diferentes proporções (0, 20, 40 e 60% v/v) de solo contaminado. Verificou-se comportamento diferenciado das espécies quanto à inibição de crescimento e aos teores de metais na raiz e na parte aérea em decorrência da contaminação. Com base na produção de matéria seca da parte aérea, concluiu-se que apenas Myrsine umbellata, Cedrella fissilis, Tabebuia impetiginosa e Copaifera langsdorffii não foram afetadas pela contaminação, enquanto Hymenaea courbaril, Mimosa caesalpiniaefolia, Acacia mangium e Platypodium gonoacantha sofreram pequeno impacto. As demais espécies foram muito inibidas pela contaminação do solo, o que é causado pela absorção, na maioria dos casos, de Zn e Cd. Várias espécies apresentaram elevada capacidade de reter esses metais nas raízes, evitando sua translocação para a parte aérea.

Efeito da adubação e do calcário na produção de matéria seca e de óleo essencial de pimenta-longa

O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de diferentes doses de N, P e K, em solo que recebeu ou não calcário, sobre a produção de matéria seca e de óleo essencial de pimenta-longa (Piper hispidinervum C. DC.). Utilizou-se o delineamento experimental de blocos casualizados, com três repetições. Os tratamentos foram arranjados no esquema fatorial 3 x 3 x 3, com três doses de N (0, 8 e 16 g/planta de N), P (0, 5 e 10 g/planta de P2O5) e K (0, 5 e 10 g/planta de K2O). Aos 6 e 12 meses após o transplantio, foi avaliada a produção de matéria seca de ramos e folhas, e de óleo essencial. As doses de P promoveram efeito quadrático sobre a produção de matéria seca, com respostas máximas obtidas com 7,1 e 9,6 g/planta de P2O5, no solo que recebeu ou não calcário, respectivamente. Em solo não calcareado, as doses de N promoveram efeito quadrático sobre as produções de matéria seca e de óleo essencial, com os pontos de máxima de 10,2 e 9,4 g/planta de N, respectivamente. O P foi o nutriente que promoveu efeito mais pronunciado no aumento da produção de matéria seca. As médias de produção de matéria seca e de óleo essencial foram maiores no ensaio onde o solo foi calcareado (6.451 kg/ha e 167 L/ha, respectivamente), do que as obtidas no solo não calcareado (5.003 kg/ha e 145 L/ha, respectivamente).

Nutrientes minerais na biomassa da parte aérea em culturas de cobertura de solo

O objetivo deste trabalho foi estimar as quantidades de nutrientes reciclados por cinco espécies vegetais utilizadas como culturas de cobertura do solo e que podem retornar ao solo pela mineralização da biomassa. Foram coletadas de vários experimentos amostras da matéria verde de aveia-preta (Avena strigosa Schreb), mucu-napreta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), tremoço (Lupinus albus L. e L. angustifolius L.) e ervilhaca (Vicia sativa L.). Foi estimado o rendimento de matéria seca e determinados os teores de N, P, K, Ca, Mg, Mn, Zn, Cu, e, a partir dessas concentrações, foram calculadas a média observada, a média estimada e o intervalo de confiança a 95% para cada nutriente dentro de cada classe de rendimento de matéria seca, em cada espécie vegetal. Os dados foram tabulados dentro de intervalos de classe de rendimento de matéria seca e apresentadas as quantidades estimadas de nutrientes minerais. Foram ajustadas equações para estimar as quantidades desses nutrientes. A aveia-preta e a ervilhaca reciclam grande quantidade de K, e a ervilhaca, a mucu-napreta, o tremoço e o guandu reciclam grande quantidade de N. Todas as espécies reciclam quantidades apreciáveis de Ca, Mg e micronutrientes, porém baixas quantidades de P. A rotação de culturas é um meio de implementar com sucesso o aumento das áreas de lavoura em semeadura direta.

Sistemas de preparo do solo, plantas de cobertura e produtividade da cultura da mandioca

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do uso de plantas de cobertura e de sistemas de preparo do solo, no desenvolvimento e na produtividade da cultura da mandioca (Manihot esculenta Crantz). O trabalho foi conduzido em Argissolo Vermelho, sob sistema convencional de preparo do solo, e em cultivo mínimo sobre palhada de mucuna-cinza (Stizolobium cinereum Piper & Tracy), sorgo granífero [Sorghum bicolor (L.) Moench] e milheto [Pennisetum americanum (L.) K. Schum.]. Aos dezoito meses após o plantio da mandioca, foram avaliados: altura de plantas, produção de massa de matéria seca da parte aérea, número de raízes tuberosas, produtividade, percentagem de matéria seca e de amido nas raízes tuberosas e índice de colheita. Observou-se que o sistema convencional de preparo do solo pode ser substituído, na cultura da mandioca, pela prática do cultivo mínimo, associada ao uso de coberturas vegetais, por promover incrementos significativos na produtividade da cultura, especialmente, quando se utiliza o milheto como planta de cobertura. O uso de plantas de cobertura no pré-cultivo de mandioca, em sistema de preparo mínimo do solo, representa uma alternativa eficiente para um melhor manejo dessa cultura.