NMR and LC-MSn characterisation of two minor saponins from Ilex paraguariensis.

Two minor saponins obtained from the methanolic extract of the leaves of Ilex paraguariensis have been characterised by 13C-NMR, 1H-NMR, API-MS and chemical hydrolysis as oleanolic acid-3-O-(beta-D-glucopyranosyl-(1-->3)-alpha-L-arabinopyranosyl)-(28-->1)- beta-D-glucopyranosyl ester (guaiacin B) and oleanolic acid-3-O-(beta-D-glucopyranosyl-(1-->3)-(alpha-L-rhamnopyranosyl- (1-->2))-alpha-L-arabinopyranosyl)-(28-->1)-beta-D-glucopyranosyl ester (nudicaucin C). Both are isomeric forms of the known matesaponins 1 (MSP 1) and 2 (MSP 2) and differ only by the nature of the aglycone: they have oleanolic acid instead of ursolic acid, as found in the matesaponins. These minor saponins have not been fully separated from their major isomers MSP 1 and 2 and were characterised by in-mixture NMR analysis, LC-MS and LC-MSn experiments.

Edelfosine-induced metabolic changes in cancer cells that precede the overproduction of reactive oxygen species and apoptosis

Background: Metabolic flux profiling based on the analysis of distribution of stable isotope tracer in metabolites is an important method widely used in cancer research to understand the regulation of cell metabolism and elaborate new therapeutic strategies. Recently, we developed software Isodyn, which extends the methodology of kinetic modeling to the analysis of isotopic isomer distribution for the evaluation of cellular metabolic flux profile under relevant conditions. This tool can be applied to reveal the metabolic effect of proapoptotic drug edelfosine in leukemia Jurkat cell line, uncovering the mechanisms of induction of apoptosis in cancer cells. Results: The study of 13C distribution of Jukat cells exposed to low edelfosine concentration, which induces apoptosis in ¿5% of cells, revealed metabolic changes previous to the development of apoptotic program. Specifically, it was found that low dose of edelfosine stimulates the TCA cycle. These metabolic perturbations were coupled with an increase of nucleic acid synthesis de novo, which indicates acceleration of biosynthetic and reparative processes. The further increase of the TCA cycle fluxes, when higher doses of drug applied, eventually enhance reactive oxygen species (ROS) production and trigger apoptotic program. Conclusion: The application of Isodyn to the analysis of mechanism of edelfosine-induced apoptosis revealed primary drug-induced metabolic changes, which are important for the subsequent initiation of apoptotic program. Initiation of such metabolic changes could be exploited in anticancer therapy.

Soil carbon and nitrogen in pasture soil reforested with eucalyptus and guachapele

In spite of the normally low content of organic matter found in sandy soils, it is responsible for almost the totality of cation exchange capacity (CEC), water storage and availability of plant nutrients. It is therefore important to evaluate the impact of alternative forest exploitation on the improvement of soil C and N accumulation on these soils. This study compared pure and mixed plantations of Eucalyptus grandis and Pseudosamanea guachapele, a N2-fixing leguminous tree, in relation to their effects on soil C and N stocks. The studied Planosol area had formerly been covered by Panicum maximum pasture for at least ten years without any fertilizer addition. To estimate C and N contents, the soil was sampled (at depths of 0-2.5; 2.5-5.0; 5.0-7.5; 7.5-10.0; 10.0-20.0 and 20.0-40.0 cm), in pure and mixed five-year-old tree plantations, as well as on adjacent pasture. The natural abundance 13C technique was used to estimate the contribution of the soil organic C originated from the trees in the 0-10 cm soil layer. Soil C and N stocks under mixed plantation were 23.83 and 1.74 Mg ha-1, respectively. Under guachapele, eucalyptus and pasture areas C stocks were 14.20, 17.19 and 24.24 Mg ha-1, respectively. For these same treatments, total N contents were 0.83; 0.99 and 1.71 Mg ha-1, respectively. Up to 40 % of the soil organic C in the mixed plantation was estimated to be derived from trees, while in pure eucalyptus and guachapele plantations these same estimates were only 19 and 27 %, respectively. Our results revealed the benefits of intercropped leguminous trees in eucalyptus plantations on soil C and N stocks.

Estudo comparativo da matéria orgânica de diferentes classes de solos de altitude do sul do Brasil por técnicas convencionais e espectroscópicas

A região dos Campos de Cima da Serra, RS, apresenta solos com elevados teores de matéria orgânica (MOS), sendo freqüente teores altos de Al trocável. A proposta deste trabalho foi investigar a qualidade da MOS de amostras de camadas superficiais (0 a 10 cm) de oito solos representativos da região (dois Neossolos, dois Gleissolos, três Cambissolos e um Latossolo) sob pastagem nativa, com os seguintes objetivos: avaliar seu comportamento diante da desmineralização da amostra com solução de HF; determinar a sua composição química; e investigar a influência do Al trocável e dos óxidos de Fe na qualidade da MOS. A matéria orgânica foi concentrada com solução de HF 10 cL L-1 e posteriormente avaliada por análise elementar e espectroscopias de FTIR e de RMN 13C CP/MAS. A fração da massa recuperada (5,8 a 10 %) após tratamento com HF correlacionou-se com teor de C original do solo, enquanto a proporção de C recuperado (47 a 86 %) correlacionouse inversamente com o teor de óxidos de Fe. Esse resultado indica que parte da MOS encontra-se associada a esses minerais nesses ambientes. Os teores de estruturas C O-alquil totais (52 a 59 %) foram elevados e os valores de índice I1630/I2920(FTIR) foram baixos, evidenciando baixo grau de decomposição e de humificação da MOS desses solos.

Middle and late Cenomanian oceanic anoxic events in shallow and deeper shelf environments of western Morocco

The response of shallow-water sequences to oceanic anoxic event 2 and mid-Cenomanian events 1a and 1b was investigated along the west African margin of Morocco north of Agadir (Azazoul) and correlated with the deep-water sequence of the Tarfaya Basin (Mohammed Beach) based on biostratigraphy, mineralogy, phosphorus and stable isotopes. In the deeper Mohammed Beach section results show double peaks in delta 13C(org) for mid-Cenomanian events 1a and 1b (Rotalipora reicheli biozone, lower CC10a biozone), the characteristic oceanic anoxic event 2 delta 13C excursion (Rotalipora cushmani extinction, top of CC10a biozone) and laminated (anoxic) black shale. In the shallow environment north of Agadir, a fluctuating sea-level associated with dysoxic, brackish and mesotrophic conditions prevailed during the middle to late Cenomanian, as indicated by oyster biostromes, nannofossils, planktonic and benthonic foraminiferal assemblages. Anoxic conditions characteristic of oceanic anoxic event 2 (for example, laminated black shales) did not reach into shallow-water environments until the maximum transgression of the early Turonian. Climate conditions decoupled along the western margin of Morocco between mid-Cenomanian event 1b and the Cenomanian-Turonian boundary, as also observed in eastern Tethys. North of Agadir alternating humid and dry seasonal conditions prevailed, whereas in the Tarfaya Basin the climate was dry and seasonal. This climatic decoupling can be attributed to variations in the Intertropical Convergence Zone and in the intensity of the north-east trade winds in tropical areas.

Geochemical changes at the Permian-Triassic transition in Southern Alps and adjacent area: a review

Compilation of the recent literature from the Southern Alps and adjacent area confirms the geochemical variations of unusual amplitudes during the Permian-Triassic boundary interval (PTBI). A great attention has been given to the negative δ13C anomaly within the Tesero Member close to the Permian-Triassic boundary. Very detailed geochemical works have been done on the scientific Gartnerkofel core (Gk-1) and on the Slovenian sections. Major minor and rare earth elements (REE) data are reported and show a marked enrichment in alkaline metals and REE of some levels of the boundary interval. But recent studies show that the low Iridium anomalies and the Osmium and Helium isotopes anomalies lack the characteristics of a large extraterrestrial impact.

Contribution of humic substances from different composts to the synthesis of humin in a tropical soil

The contribution of humic substances of different composts to the synthesis of humin in a tropical soil was evaluated. Increasing doses (0, 13, 26, 52, and 104 Mg ha-1) of five different composts consisting of agroinpowderrial residues were applied to a Red-Yellow Latosol. These composts were chemically characterized and 13C NMR determined and the quantity of the functional alkyl groups of humic acids applied to the soil as compost was estimated. Thirty days after application of the treatments, organic matter samples were collected for fractionation of humic acids (HA), fulvic acids (FA) and humin (HU), from which the ratios HA/FA and (HA + FA)/HU were calculated. The application of the composts based on castor cake resulted in the highest HU levels in the soil; alkyl groups of the HA fraction of the composts were predominant in the organic components added to the HU soil fraction.

Pedochronology and development of peat bog in the environmental protection area pau-de-fruta - Diamantina, Brazil

In the region of the Serra do Espinhaço Meridional, peat bog is formed in hydromorphic environments developed in sunken areas on the plain surfaces with vegetation adapted to hydromorphic conditions, favoring the accumulation and preservation of organic matter. This pedoenvironment is developed on the regionally predominant quartzite rocks. Peat bog in the Environmental Protection Area - APA Pau-de-Fruta, located in the watershed of Córrego das Pedras, Diamantina,Brazil, was mapped and three representative profiles were morphologically characterized and sampled for physical, chemical and microbiological analyses. The organic matter was fractionated into fulvic acid (FA), humic acids (HA) and humin (H). Two profiles were sampled to determine the radiocarbon age and δ13C. The structural organization of the three profiles is homogeneous. The first two layers consist of fibric, the two subsequent of hemic and the four deepest of sapric peat, showing that organic matter decomposition advances with depth and that the influence of mineral materials in deeper layers is greater. Physical properties were homogeneous in the profiles, but varied in the sampled layers. Chemical properties were similar in the layers, but the Ca content, sum of bases and base saturation differed between profiles. Contents of H predominated in the more soluble organic matter fractions and were accumulated at a higher rate in the surface and deeper layers, while HA levels were higher in the intermediate and FA in the deeper layers. Microbial activity did not vary among profiles and was highest in the surface layers, decreasing with depth. From the results of radiocarbon dating and isotope analysis, it was inferred that bog formation began about 20 thousand years ago and that the vegetation of the area had not changed significantly since then.

Deposição de resíduos vegetais, matéria orgânica leve, estoques de Carbono e Nitrogênio e Fósforo remanescente sob diferentes sistemas de manejo no cerrado Goiano

O sistema plantio direto (SPD), em função de seu tempo de estabelecimento, pode promover aumento na quantidade de resíduos vegetais adicionados à superfície do solo e, consequentemente, modificações nos seus atributos químicos e físicos. O trabalho teve por objetivo quantificar a deposição de resíduos vegetais na superfície do solo (RVS) e as modificações nos teores de matéria orgânica leve (MOL), nos estoques de carbono e nitrogênio, nos teores de fósforo remanescente (Prem) e nos atributos físicos do solo - densidade de partículas (Dp), densidade do solo (Ds) e volume total de poros (VTP) -, bem como avaliar a origem do carbono por meio de técnicas isotópicas (13C). Para isso, em Montividiu (GO) foram selecionadas áreas sob SPD com diferentes tempos de implantação: SPD com três anos de implantação (SPD3), SPD com 15 anos de implantação (SPD15) e SPD com 20 anos de implantação (SPD20), as quais foram comparadas a uma área de Cerrado nativo stricto sensu (CE) e a uma área de pastagem plantada de Brachiaria decumbens (PA). Em cada uma das áreas, foram coletadas amostras nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20 cm. O solo das áreas de estudo foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico. O delineamento utilizado foi inteiramente casualizado. Foi observado aumento nos teores de RVS, MOL, VTP, Prem, C e N em função do tempo de implantação do SPD. A área de SPD com 20 anos apresentou maiores valores de C e N e valores semelhantes de Ds e MOL, em relação ao CE. As análises de 13C demonstraram que as leguminosas estão contribuindo de forma significativa para a composição da matéria orgância nas áreas sob SPD. Nas áreas sob SPD, verificou-se aumento dos valores de estoque de C e de N em função do tempo de implantação em todas as profundidades analisadas; as áreas SPD15 e SPD20 apresentaram nas camadas superficiais valores semelhantes e, ou, superiores aos da área de CE. A área de PA apresentou os piores valores dos atributos analisados, demonstrando estar em estádio mais avançado de degradação.

Frações de carbono em topossequências de solos sob eucalipto com diferentes históricos de uso

No Brasil, boa parte dos plantios florestais tem sido realizada em solos que apresentam algum grau de degradação física, química ou biológica. A proteção ao solo fornecida pelas árvores, em função da deposição de serapilheira, constitui um dos processos de recuperação de áreas degradadas, e, como a matéria orgânica está relacionada com muitos dos atributos físicos, químicos e biológicos do solo, ela se caracteriza como um fator-chave na manutenção da qualidade ambiental de sistemas florestais. Assim, objetivou-se neste trabalho caracterizar frações da matéria orgânica em solos sob cultivo mínimo de eucalipto com diferentes históricos de uso e posições na paisagem. O estudo foi realizado em três hortos florestais (HFs): Terra Dura, Canafístula e Sanga das Pedras, cultivados com eucalipto no Estado do Rio Grande do Sul. Os solos foram amostrados nas profundidades de 0-5, 5-20 e 20-40 cm. Na profundidade de 0-5 cm, a maioria dos Argissolos dos HFs estudados apresentou teores de carbono orgânico (CO) superiores aos de matas nativas adjacentes. Nas áreas cultivadas, há maior armazenamento de CO no HF Canafístula, sendo notados, em geral, menores teores de CO no terço inferior da encosta em relação às outras posições das topossequências avaliadas. O índice de humificação, em geral, é maior nas áreas de mata em comparação às áreas cultivadas; contudo, ele varia em função da profundidade do solo, da posição amostrada na topossequência e do HF avaliado. Nas profundidades de 0-5 e 5-20 cm, a abundância natural de 13C dos HFs é similar à das áreas de mata nativa, porém há maior teor de 13C na camada mais profunda dos solos cultivados, o que sinaliza para a contribuição à matéria orgânica do solo (MOS) de C oriundo das pastagens que antecederam o eucalipto.

Composição lignocelulósica e isótopica da vegetação e da matéria orgânica do solo de uma turfeira tropical: I - composição florística, fitomassa e acúmulo de carbono

A matéria orgânica do solo (MOS) é um dos grandes reservatórios de carbono (C) da Terra e constitui um dos principais componentes do ciclo do C. Turfeiras, ambientes acumuladores de MOS, são produto da decomposição de vegetais, que se desenvolvem e se acumulam em ambientes saturados com água, sendo o estádio inicial da sequência de carbonificação. A fitomassa participa de forma marcante no ciclo global do C, armazenando em torno de 85 % de todo o C terrestre acima do solo. O tecido vegetal é composto principalmente por lignina, celulose e hemicelulose, constituindo até 85 % da biomassa seca. As plantas discriminam C de forma diferenciada, em razão de seu ciclo fotossintético (C3, C4 e CAM). As turfeiras da Serra do Espinhaço Meridional (SdEM-MG) são colonizadas por vegetação de Campo Limpo Úmido (CLU) e de Floresta Estacional Semidecidual (FES), onde ocorrem espécies dos ciclos fotossintéticos C3 e C4. Este trabalho objetivou avaliar a contribuição dessas duas fitofisionomias para o acúmulo de MOS, por meio da avaliação da fitomassa e da composição lignocelulósica e isotópica da vegetação e da MOS. A turfeira estudada localiza-se na SdEM e ocupa 81,75 ha. Para a estimativa da fitomassa do CLU e da FES, foram marcadas três parcelas de 0,5 x 0,5 m em cada fitofisionomia, onde todos os indivíduos da parcela foram cortados e armazenados. Para as análises isotópicas e lignocelulósicas da vegetação, identificaram-se as espécies dominantes em cada fitofisionomia. Amostras de solo foram coletadas em três locais representativos sob cada fitofisionomia, a cada 5 cm de profundidade, até 50 cm. Foram extraídas a celulose e a lignina das folhas das 15 espécies dominantes e das 60 amostras de turfeira para quantificação e determinação dos valores de δ13C e δ15N. Para datação da MOS, o 14C foi determinado em três profundidades, sob o CLU e a FES. A produção da fitomassa da FES foi muito superior à produção da do CLU. Os sinais isotópicos e a composição lignocelulósica da vegetação e da matéria orgânica do solo evidenciaram que a turfeira foi formada pela deposição de matéria orgânica da vegetação que a coloniza. O crescimento vertical e a taxa de acúmulo de C foram muito mais elevados sob a FES do que sob o CLU.

Composição lignocelulósica e isótopica da vegetação e da matéria orgânica do solo de uma turfeira tropical: II - substâncias húmicas e processos de humificação

Grande parte da matéria orgânica de Organossolos das turfeiras é composta por substâncias húmicas, formadas pela transformação de resíduos orgânicos pelos microrganismos do solo e pela polimerização dos compostos orgânicos em macromoléculas resistentes à degradação biológica. Os processos de humificação da matéria orgânica do solo (MOS) ainda são pouco compreendidos e o conhecimento sobre os precursores das substâncias húmicas é limitado, sendo apresentadas rotas diferentes para a formação dessas substâncias. Contudo, em todas as rotas, destaca-se a participação da lignina. Isótopos estáveis (13C, 15N) podem ser utilizados para rastrear processos de humificação da MOS, por meio da identificação de seus precursores. Este trabalho teve como objetivo avaliar comparativamente a composição isotópica da vegetação das fitofisionomias que colonizam uma turfeira tropical de altitude composta de Campo Limpo Úmido (CLU) e de Floresta Estacional Semidecidual (FES), em relação à composição isotópica das substâncias húmicas da MOS. A turfeira estudada ocupa 81,75 ha. Para as análises isotópicas e lignocelulósicas da vegetação, foram identificadas as espécies dominantes em cada fitofisionomia. Amostras de solo foram coletadas em três locais representativos sob cada fitofisionomia, a cada 5 cm de profundidade, até 50 cm. As substâncias húmicas dessas amostras foram fracionadas, assim como calculados os valores de δ13C e δ15N nas frações húmicas, respectivamente a partir da determinação dos isótopos estáveis 12C e 13C e 14N e 15N. Os teores de lignina e seus valores de δ13C são mais elevados na vegetação e MOS sob FES em relação à vegetação e MOS sob CLU. Os teores de humina são mais elevados entre as substâncias húmicas na MOS, sob as duas fitofisionomias; os de ácidos húmicos são mais elevados na MOS sob CLU, em relação à FES; e os de ácidos fúlvicos são mais elevados na MOS sob a FES, em relação ao CLU. O δ13C da lignina apresenta similaridade elevada em relação ao δ13C da humina, dos ácidos húmicos e dos ácidos fúlvicos. As variações na composição lignocelulósica das espécies que colonizam o CLU e a FES promovem diferenças nas taxas e nos produtos da humificação da MOS.

Kinetics of dexamethasone-induced alterations of glucose metabolism in healthy humans.

Six healthy human subjects were studied during three 75-g oral, [13C]glucose tolerance tests to assess the kinetics of dexamethasone-induced impairment of glucose tolerance. On one occasion, they received dexamethasone (4 x 0.5 mg/day) during the previous 2 days. On another occasion, they received a single dose (0. 5 mg) of dexamethasone 150 min before ingestion of the glucose load. On the third occasion, they received a placebo. Postload plasma glucose was significantly increased after both 2 days dexamethasone and single dose dexamethasone compared with control (P < 0.05). This corresponded to a 20-23% decrease in the metabolic clearance rate of glucose, whereas total glucose turnover ([6,6-2H]glucose), total (indirect calorimetry) and exogenous glucose oxidation (13CO2 production), and suppression of endogenous glucose production were unaffected by dexamethasone. Plasma insulin concentrations were increased after 2 days of dexamethasone but not after a single dose of dexamethasone. In a second set of experiments, the effect of a single dose of dexamethasone on insulin sensitivity was assessed in six healthy humans during a 2-h euglycemic hyperinsulinemic clamp. Dexamethasone did not significantly alter insulin sensitivity. It is concluded that acute administration of dexamethasone impairs oral glucose tolerance without significantly decreasing insulin sensitivity.

CHARACTERIZATION OF BULK SOIL HUMIN AND ITS ALKALINE-SOLUBLE AND ALKALINE-INSOLUBLE FRACTIONS

Humic substances are the major components of soil organic matter. Among the three humic substance components (humic acid, fulvic acid, and humin), humin is the most insoluble in aqueous solution at any pH value and, in turn, the least understood. Humin has poor solubility mainly because it is tightly bonded to inorganic soil colloids. By breaking the linkage between humin and inorganic soil colloids using inorganic or organic solvents, bulk humin can be partially soluble in alkali, enabling a better understanding of the structure and properties of humin. However, the structural relationship between bulk humin and its alkaline-soluble (AS) and alkaline-insoluble (AIS) fractions is still unknown. In this study, we isolated bulk humin from two soils of Northeast China by exhaustive extraction (25 to 28 times) with 0.1 mol L-1 NaOH + 0.1 mol L-1 Na4P2O7, followed by the traditional treatment with 10 % HF-HCl. The isolated bulk humin was then fractionated into AS-humin and AIS-humin by exhaustive extraction (12 to 15 times) with 0.1 mol L-1 NaOH. Elemental analysis and solid-state 13C cross-polarization magic angle spinning nuclear magnetic resonance (13C CPMAS NMR) spectroscopy were used to characterize and compare the chemical structures of bulk humin and its corresponding fractions. The results showed that, regardless of soil types, bulk humin was the most aliphatic and most hydrophobic, AS-humin was the least aliphatic, and AIS-humin was the least alkylated among the three humic components. The results showed that bulk humin and its corresponding AS-humin and AIS-humin fractions are structurally differed from one another, implying that the functions of these humic components in the soil environment differed.

CHARACTERIZATION OF HEADWATERS PEATS OF THE RIO ARAÇUAÍ, MINAS GERAIS STATE, BRAZIL

Peatlands are soil environments that accumulate water and organic carbon and function as records of paleo-environmental changes. The variability in the composition of organic matter is reflected in their morphological, physical, and chemical properties. The aim of this study was to characterize these properties in peatlands from the headwaters of the Rio Araçuaí (Araçuaí River) in different stages of preservation. Two cores from peatlands with different vegetation types (moist grassland and semideciduous seasonal forest) from the Rio Preto [Preto River] headwaters (conservation area) and the Córrego Cachoeira dos Borges [Cachoeira dos Borges stream] (disturbed area) were sampled. Both are tributaries of the Rio Araçuaí. Samples were taken from layers of 15 cm, and morphological, physical, and chemical analyses were performed. The 14C age and δ13C values were determined in three samples from each core and the vertical growth and organic carbon accumulation rates were estimated. Dendrograms were constructed for each peatland by hierarchical clustering of similar layers with data from 34 parameters. The headwater peatlands of the Rio Araçuaí have a predominance of organic material in an advanced stage of decomposition and their soils are classified as Typic Haplosaprists. The organic matter in the Histosols of the peatlands of the headwaters of the Rio Araçuaí shows marked differences with respect to its morphological, physical, and chemical composition, as it is influenced by the type of vegetation that colonizes it. The peat from the headwaters of the Córrego Cachoeira dos Borges is in a more advanced stage of degradation than the peat from the Rio Preto, which highlights the urgent need for protection of these ecosystems/soil environments.