Efeito in vitro das substâncias acumuladas na doença de Lesch-Nyhan sobre a atividade da Na+,K+-ATPase em estriado de ratos

A doença de Lesch-Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas caracterizado pela deficiência na enzima hipoxantina- guanina fosforibosiltransferase. O bloqueio dessa reação resulta no acúmulo tecidual de hipoxantina, xantina e ácido úrico. A doença caracteriza-se por hiperuricemia, variado grau de retardo mental e motor, espasticidade e auto-mutilação. No sistema nervoso central, a Na+, K+ - ATPase é responsável pela manutenção da homeostase dos íons Na+ e K+, regulando o volume celular, a excitabilidade neuronal, o transporte de neurotransmissores e outras moléculas. Evidências na literatura demonstram que a redução na atividade da Na+, K+ - ATPase está relacionada com diversas doenças neurodegenerativas, tais como isquemia cerebral e doenças de Parkinson e de Alzheimer. No presente estudo, investigamos o efeito in vitro da hipoxantina, xantina e ácido úrico sobre a atividade da Na+, K+- ATPase em membrana plasmática sináptica de estriado de ratos. Estudamos, também, a cinética de inibição causada pela hipoxantina e de interação entre hipoxantina, xantina e ácido úrico. Nossos resultados demonstram que hipoxantina, xantina e ácido úrico inibem significativamente a atividade da Na+, K+- ATPase. O estudo dos mecanismos de inibição da atividade enzimática causados pela hipoxantina demonstrou um efeito inibitório não competitivo com o substrato ATP. Além disso, o estudo de interação cinética entre hipoxantina, xantina e ácido úrico sugere que esses compostos atuem em um mesmo sítio de ligação na enzima. Verificamos, também, o efeito da preincubação de homogeneizado de estriado de ratos na presença de hipoxantina (10 µM) sobre a atividade da Na+, K+- ATPase de membrana plasmática sináptica com a adição ou não de antioxidantes (glutationa e trolox), bem como alguns parâmetros de estresse oxidativo denominados TBARS (medida de lipoperoxidação) e TRAP (capacidade antioxidante tecidual não-enzimática) no intuito de verificar a participação do estresse oxidativo nos mecanismos de inibição enzimática provocados pela hipoxantina. Os resultados monstraram que a hipoxantina inibe significativamente a atividade da Na+, K+- ATPase. Adicionalmente, nossos resultados demonstraram que glutationa, mas não o trolox, na concentração de 1 mM, foi capaz de prevenir a inibição enzimática causada pela hipoxantina. Nossos resultados também mostraram que a hipoxantina, na mesma concentração, aumentou TBARS e diminuiu TRAP que essa substância induz o estresse oxidativo. É possível que a inibição na atividade da Na+, K+- ATPase possa estar envolvida nos mecanismos pelos quais as oxipurinas são neurotóxicas. Acreditamos que nossos resultados possam contribuir, pelo menos em parte, na compreensão da disfunção neurológica encontrada em pacientes portadores da doença de Lesch-Nyhan.

Efeito do ácido fólico sobre as alterações nas atividades da Na+,K+-ATPase e da butirilcolinesterase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo causadas pela homocisteína em ratos

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo caracterizado, bioquimicamente, pela deficiência da enzima cistationina-β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos e vasculares característicos, como retardo mental e arteriosclerose, cuja fisiopatologia é desconhecida. No presente trabalho, avaliamos os efeitos in vitro e in vivo da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos. Primeiramente, observamos o efeito in vitro da exposição de homogeneizados de córtex parietal de ratos ao ácido fólico, avaliando a inibição causada pela homocisteína sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membranas plasmáticas. Nos estudos in vivo, investigamos o efeito do pré-tratamento com ácido fólico sobre a inibição das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase em córtex parietal e em soro de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia aguda, respectivamente. Considerando que a Na+,K+-ATPase é suscetível ao ataque de radicais livres, nós determinamos o efeito da hiperhomocisteinemia aguda sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, como a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e o conteúdo total de grupos tióis em córtex parietal de ratos. Finalmente, investigamos o efeito do ácido fólico sobre a redução da atividade da Na+,K+-ATPase em córtex parietal e sobre o aumento do índice de dano ao DNA em sangue total de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia crônica. Nossos resultados mostraram que a homocisteína in vitro reduz, significativamente, a atividade da Na+,K+-ATPase e que o ácido fólico previne esse efeito. Estudos cinéticos com o substrato ATP revelaram que a homocisteína inibe de forma não-competitiva a enzima Na+,K+-ATPase. Os estudos in vivo confirmaram que a hiperhomocisteinemia aguda diminui as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase e que o pré-tratamento com ácido fólico também previne os efeitos causados pela homocisteína. Por outro lado, a hiperhomocisteinemia aguda não alterou os parâmetros de estresse oxidativo analisados. A hiperhomocisteinemia crônica inibiu a Na+,K+-ATPase em córtex parietal e aumentou o índice de dano ao DNA em sangue total de ratos e, novamente, o tratamento com ácido fólico previne tais efeitos. Esses resultados, em conjunto, revelam os efeitos da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos e colaboram com o entendimento da fisiopatologia da homocistinúria. Além disso, os resultados sugerem que o ácido fólico, já utilizado por alguns pacientes homocistinúricos, poderá ser uma importante ferramenta terapêutica utilizada na prevenção dos efeitos neurológicos e vasculares da homocisteína.

Efeito da homocisteína sobre as atividades da butirilcolinesterase e da Na+, K+-ATPase em sangue de ratos

A homocistinúria é uma desordem metabólica causada pela deficiência da enzima cistationina β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína e de metionina. Os pacientes afetados por essa doença apresentam principalmente retardo mental, isquemia cerebral, convulsões e aterosclerose. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis por essas manifestações são pouco conhecidos. O sistema colinérgico apresenta papel importante na função cognitiva do qual as colinesterases, acetilcolinesterase e butirilcolinesterase, são constituintes ubíquos. Similarmente à acetilcolinesterase, a butirilcolinesterase hidrolisa a acetilcolina e está presente no soro, coração, endotélio vascular e no sistema nervoso. Estudos têm mostrado que as colinesterases estão inibidas no córtex cerebral de pacientes com a doença de Alzheimer. Adicionalmente, há evidências na literatura mostrando que as colinesterases são inibidas por radicais livres. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Recentes estudos têm demonstrado que essa enzima é inibida por radicais livres e também que sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. Além disso, nosso grupo demonstrou que a homocisteína inibe a atividade da Na+,K+-ATPase cerebral. Considerando que: a) pouco se sabe sobre os mecanismos responsáveis pelas manifestações neurológicas que ocorrem na homocistinúria, b) a administração de homocisteína prejudica a memória, c) as colinesterases são importantes para as funções cognitivas, d) a atividade da Na+,K+-ATPase está diminuída na isquemia cerebral, e) a homocisteína inibe a atividade dessa enzima in vitro e f) as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em tecidos periféricos podem ser consideradas marcadores de alterações que ocorram no sistema nervoso central, no presente estudo determinamos o efeito in vitro da homocisteína sobre as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos, respectivamente. Também determinamos o efeito da administração aguda e crônica de homocisteína sobre a atividade da butirilcolinesterase sérica e a influência das vitaminas E e C sobre os efeitos inibitórios causados pela homocisteína. Os resultados mostraram que a homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 60 dias in vitro. A homocisteína inibiu essa enzima de forma competitiva com a acetilcolina como substrato. Também foi verificado que a homocisteína reduziu significativamente as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos de 29 dias, respectivamente. Nossos resultados também mostraram que a administração aguda de homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 29 dias. Adicionalmente, verificou-se que o pré-tratamento com as vitaminas E e C não alterou per se a atividade da butirilcolinesterase, mas preveniu a redução da atividade dessa enzima causada pela administração aguda de homocisteína. Por fim, determinou-se que a administração crônica desse aminoácido diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase. Os resultados obtidos em nosso trabalho sugerem que a redução das atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase pode estar associada à disfunção neurológica presente em pacientes homocistinúricos, uma vez que a determinação dessas enzimas em sistemas periféricos represente um marcador para a ação neurotóxica da homocisteína.

Caracterização do cDNA da NAD-MDH citosólica e da H+ ATPase Vacuolar no amadurecimento da anona (Annona cherimola Mill)

A Annona cherimola é um fruto exótico, com um sabor agradável. Este fruto tem um elevado potencial comercial, mas apresenta um tempo médio de vida curto devido ao seu rápido amadurecimento. Por esta razão é necessário conhecer melhor o processo de amadurecimento deste fruto. Na Região Autónoma da Madeira a cultura da anoneira é muito importante em termos comerciais. O processo de amadurecimento leva a diversas modificações bioquímicas e fisiológicas. Existem várias enzimas e substâncias que integram este processo. Neste trabalho iremos estudar os genes das enzimas malato desidrogenase e H+ ATPase vacuolar que estão envolvidos no processo de amadurecimento dos frutos. Utilizando as técnicas de RACE e sequenciação foi possível determinar a sequência nucleotídica do cDNA destes genes. O cDNA da malato desidrogenase é composto por 1364 nucleótidos, contendo uma zona 5’ UTR com 84 nucleótidos, uma zona 3’ UTR com 284 nucleótidos e um sinal de poliadenilação com a sequência AATAAA. A ORF apresenta 996 nucleótidos, codificando uma proteína com 332 aminoácidos. Para a H+ ATPase vacuolar foi amplificado o cDNA da subunidade C do domínio V1. Esta apresenta 799 nucleótidos, dos quais 36 são da 5’ UTR, 266 da 3’ UTR e 498 da ORF. A ORF codifica uma proteína com 166 aminoácidos.

Voltammetric determination of isoprenaline in pharmaceutical preparations using a copper(II) hexacyanoferrate(III) modified carbon paste electrode

The electroanalytical determination of isoprenaline in pharmaceutical preparations of a homemade carbon paste electrode modified with copper(II) hexacyanoferrate(III) (CuHCF) was studied by cyclic voltammetry. Several parameters were studied for the optimization of the sensor such as electrode composition, electrolytic solution, pH effect, potential scan rate and interferences in potential. The optimum conditions were found in an electrode composition (in mass) of 15% CuHCF, 60% graphite and 25% mineral oil in 0.5 mol l(-1) acetate buffer solution at pH 6.0. The analytical curve for isoprenaline was linear in the concentration range from 1.96 x 10(-4) to 1.07 x 10(-3) mol l(-1) with a detection limit of 8.0 x 10(-5) mol l(-1). The relative standard deviation was 1.2% for 1.96 x 10(-4) mol l(-1) isoprenaline solution (n=5). The procedure was successfully applied to the determination of isoprenaline in pharmaceutical preparations; the CuHCF modified carbon paste electrode gave comparable results to those results obtained using a UV spectrophotometric method. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Kinetic Analysis of Gill (Na+,K+)-ATPase Activity in Selected Ontogenetic Stages of the Amazon River Shrimp, (Decapoda, Palaemonidae): Interactions at ATP- and Cation-Binding Sites

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

Dietary copper absorption and excretion in three semi-terrestrial grapsoid crabs with different levels of terrestrial adaptation

Three species of phylogenetically related semi-terrestrial crabs (Superfamily Grapsoidea - Sesarma rectum, Goniopsis cruentata and Neohelice granulata (formerly: Chasmagnathus granulatus) with different degrees of terrestriality were studied to quantify the accumulation of copper (Cu) in hemolymph, gills, hepatopancreas and antennal gland, and its excretion through the faeces. These crabs were fed for 15 days practical diets containing 0 (A), 0.5 (B), 1.0 (C), and 1.5% (D) of added CuCl2 (corresponding to 0, 0.2, 0.5 and 0.7% of Cu2+, respectively). The amount of food ingested was directly proportional to the degree of terrestriality: S. rectum, the most terrestrial species, ate around 2-3 times more than the other crabs, whereas G. cruentata ate 1.5-2 times more than N. granulata, the least terrestrial. The amount of Cu excreted in the feces was proportional to Cu ingestion, and was 76.8% and 64.2% higher for Sesarma fed diet D compared to G. cruentata and N. granulata, respectively. Sesarma also displayed higher Cu concentration in the haemolymph, gills and antennal glands, but not in the hepatopancreas. A detoxifying mechanism followed by elimination was probably present at this last organ, preventing Cu accumulation. More terrestrial crabs, such as Sesarma, may accumulate more Cu in hemolymph and tissues, showing a correlation between metal accumulation and increased terrestriality. In this aspect, contaminated feed sources with Cu may have more impact in conservation of terrestrial crabs. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Organic and inorganic sources of zinc, copper and selenium in diets for dairy cows: intake, blood metabolic profile, milk yield and composition

The present study was carried out with the objective of evaluating the effects of feeding dairy cows with organic or inorganic sources of zinc (Zn), copper (Cu) and selenium (Se) on blood concentrations of these minerals, blood metabolic profiles, nutrient intake and milk yield and composition. Nineteen Holstein cows were selected and randomly assigned to two groups for receiving organic (n = 9) or inorganic (n = 10) sources of Zn, Cu and Se from 60 days before the expected date of calving to 80 days of lactation. Samples of feed, orts and milk were collected for analysis. Body condition score (BCS) was determined and blood samples were collected for analysis of Zn, Cu and Se concentrations, as well as for metabolic profile. Supplying organic or inorganic sources of Zn, Cu, and Se did not affect dry matter and nutrient intake, blood metabolic profile, milk yield and composition, plasma concentration of these minerals, and BCS or change the BCS in cows from 60 days before the expected date of calving to 80 days of lactation. An effect of time was observed on all feed intake variables, plasma concentrations of Zn and Se, milk yield, milk protein content, BCS and change in BCS.

Kinetic characterization of a membrane-specific ATPase from rat osseous plate and its possible significance on endochondral ossification

Treatment with phosphatidylinositol-specific phospholipase C of rat osseous plate membranes released up to 90-95% of alkaline phosphatase, but a specific ATPase activity (optimum pH = 7.5) remained bound to the membrane. The hydrolysis of ATP by this ATPase was negligible in the absence of magnesium or calcium ions. However, at millimolar concentrations of magnesium and calcium ions, the membrane-specific ATPase activity increased to about 560-600 U/mg, exhibiting two classes of ATP-hydrolysing sites, and site-site interactions. GTP, UTP, ITP, and CTP were also hydrolyzed by the membrane-specific ATPase. Oligomycin, ouabain, bafilomycin A(1), thapsigargin, omeprazole, ethacrynic acid and EDTA slightly affected membrane-specific ATPase activity while vanadate produced a 18% inhibition. The membrane-specific ATPase activity was insensitive to theophylline, but was inhibited 40% by levamisole. These data suggested that the membrane-specific ATPase activity present in osseous plate membranes, and alkaline phosphatase, were different proteins. (C) 1998 Elsevier B.V. B.V.

Electrochemical sensor for sulfite determination based on a nanostructured copper-salen film modified electrode

The electrochemical preparation described herein involved the electrocatalytic oxidation of sulfite on a platinum electrode modified with nanostructured copper salen (salen=N,N'-ethylenebis(salicylideneiminato)) polymer films. The complex was prepared and electropolymerized at a platinum electrode in a 0.1 mol L-1 solution of tetrabutylammonium perchlorate in acetonitrile by cyclic voltammetry between 0 and 1.4V vs. SCE. After cycling the modified electrode in a 0.50 mol L-1 KCI solution, the estimated surface concentration was found to be equal to 2.2 x 10(-9) Mol cm(-2). This is a typical behavior of an electrode surface immobilized with a redox couple that can usually be considered as a reversible single-electron reduction/oxidation of the copper(II)/copper(III) couple. The potential peaks of the modified electrode in the electrolyte solution (aqueous) containing the different anions increase with the decrease of the ionic radius, demonstrating that the counter-ions influence the voltammetric behavior of the sensor. The potential peak was found to be linearly dependent upon the ratio [ionic charge]/[ionic radius]. The oxidation of the sulfite anion was performed at the platinum electrode at +0.9V vs. SCE. However, a significant decrease in the overpotential (+0.45V) was obtained while using the sensor, which minimized the effect of oxidizable interferences. A plot of the anodic current vs. the sulfite concentration for chronoamperometry (potential fixed = +0.45V) at the sensor was linear in the 4.0 x 10(-6) to 6.9 x 10(-5) mol L-1 concentration range and the concentration limit was 1.2 x 10(-6) mol L-1. The reaction order with respect to sulfite was determined by the slope of the logarithm of the current vs. the logarithm of the sulfite concentration. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determination of the chemical oxygen demand (COD) using a copper electrode: a clean alternative method

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

Determination of Analgesics (Dipyrone and Acetaminophen) in Pharmaceutical Preparations by Cyclic Voltammetry at a Copper(II) Hexacyanoferrate(III) Modified Carbon Paste Electrode

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Changes in sodium, potassium-ATPase induced by repeated fencamfamine: the roles of cyclic AMP-dependent protein kinase and the nitric oxide-cyclic GMP pathway

Fencamfamine (FCF) is an indirect dopamine agent with effects similar to amphetamine and cocaine. In the present study, we investigate changes in Na,K-ATPase, cyclic AMP-dependent protein kinase (PKA) and nitric oxide synthase (NOS) activity and cyclic GMP levels in the nucleus accumbens (NAc) and striatum (ST) of animals acutely or repeatedly treated with FCF (3.5 mg/kg). Na,K-ATPase had a similar activity in control and repeatedly treated animals, but was reduced in the NAc of the acute group. This enzyme was reduced in the ST in acute and repeatedly treated animals, compared to the control group. Expression of the alpha(1,2,3)-Na,K-ATPase isoforms in the NAc and the ST was not altered in all groups studied. Acute FCF induced a significant increase in PKA activity in both the ST and the NAc. Repeatedly treated animals showed a higher increase in PKA activity in the NAc, but not in the ST, when compared to the acute group. There was also an increase in both NOS activity and cyclic GMP levels only in the NAc of FCF repeatedly treated animals compared to the acute and control groups. We suggest that chronic FCF treatment is linked to a modification in Na,K-ATPase activity through the PKA and NO-cyclic GMP pathway. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Signal transducer and activator of transcription 3-regulated sarcoendoplasmic reticulurn Ca2+-ATPase 2 expression by prolactin and glucocorticoids is involved in the adaptation of insulin secretory response during the peripartum period

During pregnancy, the maternal endocrine pancreas undergoes, as a consequence of placental lactogens and prolactin (PR,L) action, functional changes that are characterized by increased glucose-induced insulin secretion. After delivery, the maternal endocrine pancreas rapidly returns to nonpregnant state, which is mainly attributed to the increased serum levels of glucocorticoids (GCs). Although GCs are known to decrease insulin secretion and counteract PRL action, the mechanisms for these effects are poorly understood. We have previously demonstrated that signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is increased in islets treated with PRL. In the present study, we show that STAT3 expression and serine phosphorylation are increased in pancreatic islets at the end of pregnancy (P19). STAT3 serine phosphorylation rapidly returned to basal levels 3 days after delivery (U). The expression of the sarcoendoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2 (SERCA2), a crucial protein involved in the regulation of calcium handling in P-cells, was also increased in P19, returning to basal levels at L3. PRL increased SERCA2 and STAT3 expressions and STAT3 serine phosphorylation in RINm5F cells. The upregulation of SERCA2 by PRL was abolished after STAT3 knockdown. Moreover, PRL-induced STAT3 serine phosphorylation and SERCA2 expression were inhibited by dexamethasone (DEX). Insulin secretion from islets of PI 9 rats pre-incubated with thapsigargin and L3 rats showed a dramatic suppression of first phase of insulin release. The present results indicate that PRL regulates SERCA2 expression by a STAT3-dependent mechanism. PRL effect is counteracted by DEX and might contribute to the adaptation of maternal endocrine pancreas during the peripartum period.