Alteração da metilação do DNA após exposição prolongada a fitoquímicos

Parte do trabalho efetuado durante este projeto de dissertação foi publicado na revista Chemico-Biological Interactions. E apresentado no “50th Congress of the European Societies of Toxicology 7th - 10th September 2014 Edinburgh International Conference Centre, Edinburgh, Scotland” em forma de poster.

Estudo da extração e caracterização de compostos bioativos a partir de casca, farelo e arroz de variedades portuguesas

O arroz é o alimento básico para milhões de pessoas no Mundo inteiro. Como tal, o seu valor nutricional é algo de extrema importância. Contudo, ao seu processamento está associado um desperdício dos resíduos que advêm do seu descasque e branqueamento, o farelo e a casca. O principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo do valor nutricional do grão de arroz e da valorização dos resíduos (farelo e casca) através da avaliação da atividade antioxidante. O estudo foi aplicado a três frações do bago de arroz: grão, farelo e casca, de três subvariedades diferentes: opale, ariete e ellebi. Foi avaliado o perfil de macronutrientes nas amostras de arroz, entre eles o teor de humidade, cinza, proteína e gordura. O grão foi a fração que apresentou maior teor de humidade, o farelo a que apresentou maior teor de gordura e proteína e a casca maior teor de cinza. Os compostos bioativos foram extraídos pelo método de extração sólido-liquido, usando como solvente uma mistura aquosa de metanol. A caracterização dos compostos antioxidantes dos extratos foi analisada através do teste da eliminação dos radicais livres de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e pelo método de Folin-Ciocalteau. Para a identificação dos compostos bioativos foi utilizada a técnica de UPLC-PDA (Cromatografia líquida de ultra eficiência - Detetor de matriz de Fotodíodos). A casca foi o extrato que continha uma maior capacidade antioxidante e um maior conteúdo de fenólicos totais (TPC), e o extrato do grão o que apresentou menor valor. Identicamente, foi na casca onde se conseguiu identificar um maior número de compostos, entre os quais se destacam os ácidos gentísico, isoferúlico, vanílico, elágico, p-cumárico e levulínico. A extração de compostos antioxidantes de farelo e casca de arroz demonstrou ser uma via bastante promissora para a valorização destes resíduos.

Doseamento de cafeína e análise sensorial de chá preto (Camellia sinensis) preparado com diferentes condições de extração

A popularidade do chá preto (Camellia sinensis) mundialmente é indiscutível, principalmente por ser considerado como uma importante fonte de cafeína. No entanto a composição final da infusão consumida está fortemente associada ao seu modo de preparo. Neste estudo realizado com chá preto Pekoe (Gorreana®, Açores, Portugal), quantificou-se o teor de cafeína em infusões de chá preparadas de diferentes formas através de cromatografia gasosa. Além disso, foi desenvolvida uma nova técnica de extração da cafeína a partir de infusões liofilizadas. As infusões com folhas de chá preto foram preparadas com a proporção folhas/água sugerida na embalagem (3 g de folhas de chá em 50 ml de água). Na preparação destas infusões foram utilizadas duas extrações consecutivas das folhas de chá preto em diferentes tempos de infusão (1, 3, 5 ou 20 minutos). As infusões obtidas a partir primeira extração das folhas de chá preto foram analisadas através cromatografia gasosa e as seguintes quantidades de cafeína estavam presentes: 2,60 mg, 2,98 mg, 3,14 mg e 54,32 mg, para os tempos de infusão de 1, 3, 5 e 20 minutos, respectivamente. Para a segunda extração das folhas de chá foram quantificados os seguintes valores de cafeína (mg / 3 g de folhas): 0,52 mg, 0,10 mg, 0,14 mg e 0,20 mg para os tempos de infusão de 1, 3, 5 e 20 minutos respectivamente. As diferenças entre os resultados demonstram que a diferença mais expressiva de teor de cafeína nas infusões se observa entre amostras obtidas de extrações sucessivas. A diferença do tempo de extração tem um impacto bastante inferior devido à elevada solubilidade da cafeína em água quente. A aplicação de um teste de análise sensorial apresentou a opinião do consumidor sobre as infusões de chá analisadas, demonstrando a preferência e superioridade das amostras obtidas através da 1ª extração da folha de chá em relação aos atributos avaliados. Esta informação pode ser bastante relevante para o consumidor, pois permitirá com base na técnica de preparação do chá, e por um processo simples, ajustar o conteúdo de cafeína.

Gold nanoparticles for the detection of DNA adducts as biomarkers of exposure to acrylamide

The main objective of this thesis was the development of a gold nanoparticle-based methodology for detection of DNA adducts as biomarkers, to try and overcome existing drawbacks in currently employed techniques. For this objective to be achieved, the experimental work was divided in three components: sample preparation, method of detection and development of a model for exposure to acrylamide. Different techniques were employed and combined for de-complexation and purification of DNA samples (including ultrasonic energy, nuclease digestion and chromatography), resulting in a complete protocol for sample treatment, prior to detection. The detection of alkylated nucleotides using gold nanoparticles was performed by two distinct methodologies: mass spectrometry and colorimetric detection. In mass spectrometry, gold nanoparticles were employed for laser desorption/ionisation instead of the organic matrix. Identification of nucleotides was possible by fingerprint, however no specific mass signals were denoted when using gold nanoparticles to analyse biological samples. An alternate method using the colorimetric properties of gold nanoparticles was employed for detection. This method inspired in the non-cross-linking assay allowed the identification of glycidamide-guanine adducts and DNA adducts generated in vitro. For the development of a model of exposure, two different aquatic organisms were studies: a goldfish and a mussel. Organisms were exposed to waterborne acrylamide, after which mortality was recorded and effect concentrations were estimated. In goldfish, both genotoxicity and metabolic alterations were assessed and revealed dose-effect relationships of acrylamide. Histopathological alterations were verified primarily in pancreatic cells, but also in hepatocytes. Mussels showed higher effect concentrations than goldfish. Biomarkers of oxidative stress, biotransformation and neurotoxicity were analysed after prolonged exposure, showing mild oxidative stress in mussel cells, and induction of enzymes involved in detoxification of oxygen radicals. A qualitative histopathological screening revealed gonadotoxicity in female mussels, which may present some risk to population equilibrium.

PCR-RFLP of 16S ribosomal DNA to confirm the identification of Enterococcus gallinarum and Enterococcus casseliflavus isolated from clinical and food samples

INTRODUCTION: This study aimed to confirm the identification of Enterococcus gallinarum and Enterococcus casseliflavus isolated from clinical and food samples by PCR-RFLP. METHODS: Fifty-two strains identified by conventional biochemical exams were submitted to PCR amplification and digested with HinfI. Only 20 (38.5%) of the 52 strains showed a DNA pattern expected for E. gallinarum and E. casseliflavus. RESULTS: Analysis of the results of this study showed that E. gallinarum and E. casseliflavus are occasionally erroneously identified and confirmed the potential application of 16S rDNA analysis for accurate identification of these species. CONCLUSIONS: A correct identification is important to distinguish between intrinsic and acquired vancomycin resistance.

PCR detection of multiple human herpesvirus DNA in saliva from HIV-infected individuals in Teresina, State of Piauí, Brazil

INTRODUCTION: Human herpesviruses are frequently associated with orofacial diseases in humans (HSV-1, EBV, CMV and HHV-8), some can also cause systemic disease (CMV and HHV-8). The transmission of these viruses occurs by contact with infected secretions, especially saliva. Human immunodeficiency virus infection is associated with an increased risk of HHVs and related diseases. METHODS: This work aimed to detect HSV-1, EBV, CMV and HHV-8 DNA in saliva of HIV-infected patients from Teresina, northeast Brazil, by PCR and compare these findings with age and sex matched HIV-seronegative individuals. RESULTS: No difference in prevalence was verified between HHV detection in the saliva of HIV-seropositive individuals and controls. The individual frequencies of these viruses in these two populations were different. HIV seropositivity correlated positively with the presence of CMV (OR: 18.2, p= 0.00032) and EBV (OR: 3.44, p= 0.0081). No association between CD4 counts and the prevalence of HHVs in the saliva was observed; however, a strong association was determined between seropositivity and the presence of multiple HHV DNAs in saliva (OR: 4.83, p = 0.0028). CONCLUSIONS: These findings suggest the asymptomatic salivary shedding of HHVs is a common event between HIV-seropositive and seronegative individuals from Teresina, Piauí, Brazil, and, especially for HIV-seropositive patients, saliva is a risk factor for the acquisition/transmission of multiple HHVs.

Infecção natural de Lutzomyia (Lutzomyia) longipalpis (Diptera: Psychodidae) por Leishmania infantum chagasi em flebotomíneos capturados no município de Janaúba, Estado de Minas Gerais, Brasil

INTRODUÇÃO: A leishmaniose visceral tem sido notificada em quase todos os estados do Brasil, e principalmente no norte de Minas Gerais, onde a doença é endêmica. Este estudo visou detectar a infecção natural de Lutzomyia longipalpis e identificar através da técnica de PCR/RFLP a espécie de Leishmania encontrada nos flebotomíneos do município de Janaúba. MÉTODOS: Utilizando-se armadilhas luminosas, foram capturadas 1.550 fêmeas de L. longipalpis, que agrupadas em pool de 10 exemplares foram submetidas à extração e amplificação de DNA, através das técnicas de PCR genérico e cacofonia. RESULTADOS: Dos 155 pools, seis apresentaram-se positivos para Leishmania sp., sendo a taxa de infecção do município de 3,9%. Através da PCR/RFLP determinou-se que o padrão de digestão das amostras positivas foi semelhante ao da cepa referência Leishmania chagasi (MHOM/BR/74/PP75). CONCLUSÕES: A detecção de infecção natural associada a estudos sobre a epidemiologia da LV sugere que L. longipalpis esteja envolvida na transmissão de L. infantum chagasi em Janaúba, principalmente nas áreas de intensa transmissão de LV.

O uso da Deteção Remota para a extração de Indicadores Urbanos

Nas últimas décadas o aumento da expansão das áreas urbanas conduziu a rápidas mudanças nos ambientes urbanos. Estas mudanças necessitam de uma observação e compreensão, por forma a permitir a monitorização e avaliação do processo de planeamento urbano. A utilização de dados obtidos por Deteção Remota (DR), aliada aos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), surge como uma fonte de informação válida para modelar, recolher, armazenar, exibir e analisar os sistemas urbanos. Neste contexto, a informação planimétrica e altimétrica recolhida por sensores remotos pode ser explorada por forma a extrair informação acerca do uso e ocupação do solo, e apresenta-la sob a forma de indicadores para apoio à decisão. Um sistema de indicadores urbanos baseados em dados obtidos por DR constitui uma ferramenta para as cidades transmitirem os diferentes riscos urbanos bem como na promoção de medidas e estratégias para um eficiente planeamento urbano. A dissertação de mestrado proposta tem como principal objetivo a criação de um sistema de indicadores urbanos que caracterize a cidade de Lisboa ao nível das áreas verdes e do volume construído. Assim, de forma a atingir o objetivo principal é desenvolvida uma metodologia baseada em informação altimétrica e planimétrica que permite analisar as áreas verdes da cidade de Lisboa bem como o volume construído. A informação altimétrica urbana (3D) é derivada de dados cartográficos oficiais (curvas de nível que originam um Modelo Digital de Terreno) e informação recolhida por LiDAR (Light Detection And Ranging) (que representa o Modelo Digital de Superfície). A informação 2D é extraída de uma imagem do satélite de alta resolução Worldview-2 de 2010, com um pixel de 0,5m, do concelho de Lisboa, através de técnicas de processamento digital de imagem. A informação recolhida permite, por um lado a modelação 3D do edificado, e por outro a quantificação 2D da cobertura vegetal em meio urbano. Posteriormente, num ambiente SIG, a informação extraída é cruzada com dados censitários e dados de uso e ocupação do solo. A análise ocorre tendo por base as Subsecções Estatísticas (SSE) da cidade de Lisboa (INE, 2011) e o sistema proposto inclui assim a extração de indicadores divididos tematicamente em indicadores de área e indicadores de volume. Os resultados obtidos permitem relacionar as áreas verdes, a população e o volume construído.

Extração automática de elementos em fotografia aérea por fotogrametria

Na cadeia de produção de cartografia digital, que se encontra implementada no IGeoE, existe a necessidade de efetuar a restituição de objetos através da vetorização 3D. Sendo este processo completamente manual, o operador identifica e adquire os objetos, em ambiente estereoscópico, segundo as regras estabelecidas nas normas de aquisição. A aquisição de construções, nomeadamente os edifícios, são dos objetos que mais recursos consomem devido à sua frequência e dificuldade de restituição. A possibilidade de simplificar esta parte do processo proporciona um beneficio substancial para toda a cadeia de produção. Pretende-se assim detetar edifícios em fotografias aéreas, extraindo a sua informação planimétrica e altimétrica, para posterior inserção num SIG. Para a obtenção da altimetria são utilizados os princípios de fotogrametria analítica através das equações de colinearidade. Este problema torna-se relevante devido ao facto de se pretender retirar informação de fotografias, que possuem bastante informação, com recurso à computação gráfica, através de técnicas de segmentação em vários níveis e fotogrametria, juntando assim duas áreas do saber. Esta solução permite automatizar um processo que é predominantemente manual, contribuindo para melhorar a cadeia de produção sem a alteração de funcionamento da mesma.

Comparison among three polymerase chain reaction assays on detection of DNA from Leishmania in biological samples from patients with american cutaneous leishmaniasis

INTRODUCTION: The study analyzed positivity of polymerase chain reaction (PCR) on detection of DNA from Leishmania in patients' samples. METHODS: Extracted DNA was submitted to L150/L152, 13Y/13Z, and seminested PCR (snPCR). RESULTS: Results were evidenced by bands of approximately 120, 720, and 670 bp for L150/L152, 13Y/13Z, and snPCR, respectively. L150/L152, 13Y/13Z, and snPCR positivity indexes were 76.9, 56.4, and 9.2 (p>0.05), respectively, for suspected and 93.7, 68.7, and 84.4 (p<0.05), respectively, for confirmed. CONCLUSIONS: Preliminary results showed that these assays, mainly L150/L152 and snPCR, can detect Leishmania DNA and carry potential on laboratory diagnosis of leishmaniasis.

A comparison of four DNA extraction protocols for the analysis of urine from patients with visceral leishmaniasis

Introduction Polymerase chain reaction (PCR) may offer an alternative diagnostic option when clinical signs and symptoms suggest visceral leishmaniasis (VL) but microscopic scanning and serological tests provide negative results. PCR using urine is sensitive enough to diagnose human visceral leishmaniasis (VL). However, DNA quality is a crucial factor for successful amplification. Methods A comparative performance evaluation of DNA extraction methods from the urine of patients with VL using two commercially available extraction kits and two phenol-chloroform protocols was conducted to determine which method produces the highest quality DNA suitable for PCR amplification, as well as the most sensitive, fast and inexpensive method. All commercially available kits were able to shorten the duration of DNA extraction. Results With regard to detection limits, both phenol: chloroform extraction and the QIAamp DNA Mini Kit provided good results (0.1 pg of DNA) for the extraction of DNA from a parasite smaller than Leishmania (Leishmania) infantum (< 100fg of DNA). However, among 11 urine samples from subjects with VL, better performance was achieved with the phenol:chloroform method (8/11) relative to the QIAamp DNA Mini Kit (4/11), with a greater number of positive samples detected at a lower cost using PCR. Conclusion Our results demonstrate that phenol:chloroform with an ethanol precipitation prior to extraction is the most efficient method in terms of yield and cost, using urine as a non-invasive source of DNA and providing an alternative diagnostic method at a low cost.

Detection of Leishmania (Viannia) DNA in leucocytes from the blood of patients with cutaneous leishmaniasis

ABSTRACTINTRODUCTION:Cutaneous leishmaniasis (CL) is a serious and global public health issue, with the potential of developing a mucosal form, occurring as subclinical cases, and showing recurrence despite previous treatment.METHODS:Polymorphonuclear and mononuclear DNA obtained from 49 patients was subjected to polymerase chain reaction for detection of Leishmania (Viannia).RESULTS:DNA was detected in mononuclear cells from two patients with active primary lesions positive for CL, with infection periods of 3 and 6 months, respectively.CONCLUSIONS:The DNA of Leishmania (Viannia) indicates probable parasite dissemination possibly explaining subclinical case emergence, lesion recurrence, and mucosal lesion appearance.

Single-tube nested PCR assay with in-house DNA extraction for Mycobacterium tuberculosis detection in blood and urine

Abstract: INTRODUCTION : Molecular analyses are auxiliary tools for detecting Koch's bacilli in clinical specimens from patients with suspected tuberculosis (TB). However, there are still no efficient diagnostic tests that combine high sensitivity and specificity and yield rapid results in the detection of TB. This study evaluated single-tube nested polymerase chain reaction (STNPCR) as a molecular diagnostic test with low risk of cross contamination for detecting Mycobacterium tuberculosis in clinical samples. METHODS: Mycobacterium tuberculosis deoxyribonucleic acid (DNA) was detected in blood and urine samples by STNPCR followed by agarose gel electrophoresis. In this system, reaction tubes were not opened between the two stages of PCR (simple and nested). RESULTS: STNPCR demonstrated good accuracy in clinical samples with no cross contamination between microtubes. Sensitivity in blood and urine, analyzed in parallel, was 35%-62% for pulmonary and 41%-72% for extrapulmonary TB. The specificity of STNPCR was 100% in most analyses, depending on the type of clinical sample (blood or urine) and clinical form of disease (pulmonary or extrapulmonary). CONCLUSIONS: STNPCR was effective in detecting TB, especially the extrapulmonary form for which sensitivity was higher, and had the advantage of less invasive sample collection from patients for whom a spontaneous sputum sample was unavailable. With low risk of cross contamination, the STNPCR can be used as an adjunct to conventional methods for diagnosing TB.

Extraction of Trypanosoma cruzi DNA from food: a contribution to the elucidation of acute Chagas disease outbreaks

Abstract: INTRODUCTION: Before 2004, the occurrence of acute Chagas disease (ACD) by oral transmission associated with food was scarcely known or investigated. Originally sporadic and circumstantial, ACD occurrences have now become frequent in the Amazon region, with recently related outbreaks spreading to several Brazilian states. These cases are associated with the consumption of açai juice by waste reservoir animals or insect vectors infected with Trypanosoma cruzi in endemic areas. Although guidelines for processing the fruit to minimize contamination through microorganisms and parasites exist, açai-based products must be assessed for quality, for which the demand for appropriate methodologies must be met. METHODS: Dilutions ranging from 5 to 1,000 T. cruzi CL Brener cells were mixed with 2mL of acai juice. Four Extraction of T. cruzi DNA methods were used on the fruit, and the cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) method was selected according to JRC, 2005. RESULTS: DNA extraction by the CTAB method yielded satisfactory results with regard to purity and concentration for use in PCR. Overall, the methods employed proved that not only extraction efficiency but also high sensitivity in amplification was important. CONCLUSIONS: The method for T. cruzi detection in food is a powerful tool in the epidemiological investigation of outbreaks as it turns epidemiological evidence into supporting data that serve to confirm T. cruzi infection in the foods. It also facilitates food quality control and assessment of good manufacturing practices involving acai-based products.

Human identification and analysis of DNA in bones

The introduction of molecular biology techniques, especially of DNA analysis, for human identification is a recent advance in legal medicine. Substantial effort has continuously been made in an attempt to identify cadavers and human remains after wars, socio-political problems and mass disasters. In addition, because of the social dynamics of large cities, there are always cases of missing people, as well as unidentified cadavers and human remains that are found. In the last few years, there has also been an increase in requests for exhumation of human remains in order to determine genetic relationships in civil suits and court action. The authors provide an extensive review of the literature regarding the use of this new methodology for human identification of ancient or recent bones.