957 resultados para Oxygen Free Radicals
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Erythropoietin (EPO) produced by the kidney and the liver (in fetuses) stimulates erythropoiesis. In the central nervous system, neurons express EPO receptor (EPOR) and astrocytes produce EPO. EPO has been shown to protect primary cultured neurons from N-methyl-d-aspartate (NMDA) receptor-mediated glutamate toxicity. Here we report in vivo evidence that EPO protects neurons against ischemia-induced cell death. Infusion of EPO into the lateral ventricles of gerbils prevented ischemia-induced learning disability and rescued hippocampal CA1 neurons from lethal ischemic damage. The neuroprotective action of exogenous EPO was also confirmed by counting synapses in the hippocampal CA1 region. Infusion of soluble EPOR (an extracellular domain capable of binding with the ligand) into animals given a mild ischemic treatment that did not produce neuronal damage, caused neuronal degeneration and impaired learning ability, whereas infusion of the heat-denatured soluble EPOR was not detrimental, demonstrating that the endogenous brain EPO is crucial for neuronal survival. The presence of EPO in neuron cultures did not repress a NMDA receptor-mediated increase in intracellular Ca2+, but rescued the neurons from NO-induced death. Taken together EPO may exert its neuroprotective effect by reducing the NO-mediated formation of free radicals or antagonizing their toxicity.
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Metallothioneins (MTs) are a family of metal binding proteins that have been proposed to participate in a cellular defense against zinc toxicity and free radicals. In the present study, we investigated whether increased expression of MT in MT-1 isoform-overexpressing transgenic mice (MT-TG) affords protection against mild focal cerebral ischemia and reperfusion. Transient focal ischemia was induced in control (wild type) and MT-TG mice by occluding the right middle cerebral artery for 45 min. Upon reperfusion, cerebral edema slowly developed and peaked at 24 hr as shown by T2-weighted MRI. The volume of affected tissue was on the average 42% smaller in MT-TG mice compared with control mice at 6, 9, 24, and 72 hr and 14 days postreperfusion (P < 0.01). In addition, functional studies showed that 3 weeks after reperfusion MT-TG mice showed a significantly better motor performance compared with control mice (P = 0.011). Although cortical baseline levels of MT-1 mRNA were similar in control and MT-TG mice, there was an increase in MT-1 mRNA levels in the ischemic cortex of MT-TG mice to 7.5 times baseline levels compared with an increase to 2.3 times baseline levels in control mice 24 hr after reperfusion. In addition, MT-TG mice showed an increased MT immunoreactivity in astrocytes, vascular endothelial cells, and neurons 24 hr after reperfusion whereas in control mice MT immunoreactivity was restricted mainly to astrocytes and decreased in the infarcted tissue. These results provide evidence that increased expression of MT-1 protects against focal cerebral ischemia and reperfusion.
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Stressed mammalian cells up-regulate heme oxygenase 1 (Hmox1; EC 1.14.99.3), which catabolizes heme to biliverdin, carbon monoxide, and free iron. To assess the potential role of Hmox1 in cellular antioxidant defense, we analyzed the responses of cells from mice lacking functional Hmox1 to oxidative challenges. Cultured Hmox1−/− embryonic fibroblasts demonstrated high oxygen free radical production when exposed to hemin, hydrogen peroxide, paraquat, or cadmium chloride, and they were hypersensitive to cytotoxicity caused by hemin and hydrogen peroxide. Furthermore, young adult Hmox1−/− mice were vulnerable to mortality and hepatic necrosis when challenged with endotoxin. Our in vitro and in vivo results provide genetic evidence that up-regulation of Hmox1 serves as an adaptive mechanism to protect cells from oxidative damage during stress.
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Evidence from postmortem studies suggest an involvement of oxidative stress in the degeneration of dopaminergic neurons in Parkinson disease (PD) that have recently been shown to die by apoptosis, but the relationship between oxidative stress and apoptosis has not yet been elucidated. Activation of the transcription factor NF-κB is associated with oxidative stress-induced apoptosis in several nonneuronal in vitro models. To investigate whether it may play a role in PD, we looked for the translocation of NF-κB from the cytoplasm to the nucleus, evidence of its activation, in melanized neurons in the mesencephalon of postmortem human brain from five patients with idiopathic PD and seven matched control subjects. In PD patients, the proportion of dopaminergic neurons with immunoreactive NF-κB in their nuclei was more than 70-fold that in control subjects. A possible relationship between the nuclear localization of NF-κB in mesencephalic neurons of PD patients and oxidative stress in such neurons has been shown in vitro with primary cultures of rat mesencephalon, where translocation of NF-κB is preceded by a transient production of free radicals during apoptosis induced by activation of the sphingomyelin-dependent signaling pathway with C2-ceramide. The data suggest that this oxidant-mediated apoptogenic transduction pathway may play a role in the mechanism of neuronal death in PD.
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The maize (Zea mays) superoxide dismutase genes Sod4 and Sod4A are highly similar in structure but each responds differentially to environmental signals. We examined the effects of the hormone abscisic acid (ABA) on the developmental response of Sod4 and Sod4A. Although both Sod4 and Sod4A transcripts accumulate during late embryogenesis, only Sod4 is up-regulated by ABA and osmotic stress. Accumulation of Sod4 transcript in response to osmotic stress is a consequence of increased endogenous ABA levels in developing embryos. Sod4 mRNA is up-regulated by ABA in viviparous-1 mutant embryos. Sod4 transcript increases within 4 h with ABA not only in developing embryos but also in mature embryos and in young leaves. Sod4A transcript is up-regulated by ABA only in young leaves, but neither Sod4 nor Sod4A transcripts changed in response to osmotic stress. Our data suggest that in leaves Sod4 and Sod4A may respond to ABA and osmotic stress via alternate pathways. Since the Sod genes have a known function, we hypothesize that the increase in Sod mRNA in response to ABA is due in part to ABA-mediated metabolic changes leading to changes in oxygen free radical levels, which in turn lead to the induction of the antioxidant defense system.
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Cholinergic pathways serve important functions in learning and memory processes, and deficits in cholinergic transmission occur in Alzheimer disease (AD). A subset of muscarinic cholinergic receptors are linked to G-proteins that activate phospholipase C, resulting in the liberation of inositol trisphosphate and Ca2+ release from intracellular stores. We now report that amyloid beta-peptide (Abeta), which forms plaques in the brain in AD, impairs muscarinic receptor activation of G proteins in cultured rat cortical neurons. Exposure of rodent fetal cortical neurons to Abeta25-35 and Abeta1-40 resulted in a concentration and time-dependent attenuation of carbachol-induced GTPase activity without affecting muscarinic receptor ligand binding parameters. Downstream events in the signal transduction cascade were similarly attenuated by Abeta. Carbachol-induced accumulation of inositol phosphates (IP, IP2, IP3, and IP4) was decreased and calcium imaging studies revealed that carbachol-induced release of calcium was severely impaired in neurons pretreated with Abeta. Muscarinic cholinergic signal transduction was disrupted with subtoxic levels of exposure to AP. The effects of Abeta on carbachol-induced GTPase activity and calcium release were attenuated by antioxidants, implicating free radicals in the mechanism whereby Abeta induced uncoupling of muscarinic receptors. These data demonstrate that Abeta disrupts muscarinic receptor coupling to G proteins that mediate induction of phosphoinositide accumulation and calcium release, findings that implicate Abeta in the impairment of cholinergic transmission that occurs in AD.
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The neurodegeneration and amyloid deposition of sporadic Alzheimer disease (AD) also occur in familial AD and in all trisomy-21 Down syndrome (DS) patients, suggesting a common pathogenetic mechanism. We investigated whether defective processing of damaged DNA might be that mechanism, as postulated for the neurodegeneration in xeroderma pigmentosum, a disease with defective repair not only of UV radiation-induced, but also of some oxygen free radical-induced, DNA lesions. We irradiated AD and DS skin fibroblasts or blood lymphocytes with fluorescent light, which is known to cause free radical-induced DNA damage. The cells were then treated with either beta-cytosine arabinoside (araC) or caffeine, and chromatid breaks were quantified. At least 28 of 31 normal donors and 10 of 11 donors with nonamyloid neurodegenerations gave normal test results. All 12 DS, 11 sporadic AD, and 16 familial AD patients tested had abnormal araC and caffeine tests, as did XP-A cells. In one of our four AD families, an abnormal caffeine test was found in all 10 afflicted individuals (including 3 asymptomatic when their skin biopsies were obtained) and in 8 of 11 offspring at a 50% risk for AD. Our tests could prove useful in predicting inheritance of familial AD and in supporting, or rendering unlikely, the diagnosis of sporadic AD in patients suspected of having the disease.
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The free radicals nitric oxide and superoxide anion react to form peroxynitrite (ONOO-), a highly toxic oxidant species. In vivo formation of ONOO- has been demonstrated in shock and inflammation. Herein we provide evidence that cytotoxicity in cells exposed to ONOO- is mediated by DNA strand breakage and the subsequent activation of the DNA repair enzyme poly(ADP ribose) synthetase (PARS). Exposure to ONOO- (100 microM to 1 mM) inhibited mitochondrial respiration in cultured J774 macrophages and in rat aortic smooth muscle cells. The loss of cellular respiration was rapid, peaking 1-3 h after ONOO- exposure, and reversible, with recovery after a period of 6-24 h. The inhibition of mitochondrial respiration was paralleled by a dose-dependent increase in DNA strand breakage, reaching its maximum at 20-30 min after exposure to ONOO-. We observed a dose-dependent increase in the activity of PARS in cells exposed to ONOO-. Inhibitors of PARS such as 3-aminobenzamide (1 mM) prevented the inhibition of cellular respiration in cells exposed to ONOO-. Activation of PARS by ONOO--mediated DNA strand breakage resulted in a significant decrease in intracellular energy stores, as reflected by a decline of intracellular NAD+ and ATP content. 3-Aminobenzamide prevented the loss of NAD+ and ATP in cells exposed to ONOO-. In contrast, impairment of cellular respiration by the addition of the nitric oxide donors S-nitroso-N-acetyl-DL-penicillamine or diethyltriamine nitric oxide complex, was not associated with the development of DNA strand breaks, in concentrations up to 1 mM, and was largely refractory to PARS inhibition. Our results suggest that DNA damage and activation of PARS, an energy-consuming futile repair cycle, play a central role in ONOO--mediated cellular injury.
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The degeneration of nigral dopaminergic neurons in Parkinson disease is believed to be associated with oxidative stress. Since iron levels are increased in the substantia nigra of parkinsonian patients and this metal catalyzes the formation of free radicals, it may be involved in the mechanisms of nerve cell death. The cause of nigral iron increase is not understood. Iron acquisition by neurons may occur from iron-transferrin complexes with a direct interaction with specific membrane receptors, but recent results have shown a low density of transferrin receptors in the substantia nigra. To investigate whether neuronal death in Parkinson disease may be associated with changes in a pathway supplementary to that of transferrin, lactoferrin (lactotransferrin) receptor expression was studied in the mesencephalon. In this report we present evidence from immunohistochemical staining of postmortem human brain tissue that lactoferrin receptors are localized on neurons (perikarya, dendrites, axons), cerebral microvasculature, and, in some cases, glial cells. In parkinsonian patients, lactoferrin receptor immunoreactivity on neurons and microvessels was increased and more pronounced in those regions of the mesencephalon where the loss of dopaminergic neurons is severe. Moreover, in the substantia nigra, the intensity of immunoreactivity on neurons and microvessels was higher for patients with higher nigral dopaminergic loss. These data suggest that lactoferrin receptors on vulnerable neurons may increase intraneuronal iron levels and contribute to the degeneration of nigral dopaminergic neurons in Parkinson disease.
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Estradiol is converted to catechol estrogens via 2- and 4-hydroxylation by cytochrome P450 enzymes. 4-Hydroxyestradiol elicits biological activities distinct from estradiol, most notably an oxidant stress response induced by free radicals generated by metabolic redox cycling reactions. In this study, we have examined 2- and 4-hydroxylation of estradiol by microsomes of human uterine myometrium and of associated myomata. In all eight cases studied, estradiol 4-hydroxylation by myoma has been substantially elevated relative to surrounding myometrial tissue (minimum, 2-fold; mean, 5-fold). Estradiol 2-hydroxylation in myomata occurs at much lower rates than 4-hydroxylation (ratio of 4-hydroxyestradiol/2-hydroxyestradiol, 7.9 +/- 1.4) and does not significantly differ from rates in surrounding myometrial tissue. Rates of myometrial 2-hydroxylation of estradiol were also not significantly different from values in patients without myomata. We have used various inhibitors to establish that 4-hydroxylation is catalyzed by a completely different cytochrome P450 than 2-hydroxylation. In myoma, alpha-naphthoflavone and a set of ethynyl polycyclic hydrocarbon inhibitors (5 microM) each inhibited 4-hydroxylation more efficiently (up to 90%) than 2-hydroxylation (up to 40%), indicating > 10-fold differences in Ki (<0.5 microM vs. > 5 microM). These activities were clearly distinguished from the selective 2-hydroxylation of estradiol in placenta by aromatase reported previously (low Km, inhibition by Fadrozole hydrochloride or ICI D1033). 4-Hydroxylation was also selectively inhibited relative to 2-hydroxylation by antibodies raised against cytochrome P450 IB1 (rat) (53 vs. 17%). These data indicate that specific 4-hydroxylation of estradiol in human uterine tissues is catalyzed by a form(s) of cytochrome P450 related to P450 IB1, which contribute(s) little to 2-hydroxylation. This enzyme(s) is therefore a marker for uterine myomata and may play a role in the etiology of the tumor.
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A desnutrição é uma condição nutricional que pode afetar muitos aspectos da resposta imunológica, como alterações na migração celular, na fagocitose, na resposta bactericida, mudanças na produção de radicais livres e espécies de nitrogênio e na produção de citocinas pró-inflamatórias. Logo, indivíduos desnutridos apresentam maior susceptibilidade a infecções. Visto que a glutamina é um aminoácido de extrema importância para a funcionalidade de diversas células do sistema imune e que as mesmas apresentam aumento da utilização desse aminoácido durante processos infecciosos, investigou-se, neste trabalho, quais os efeitos da glutamina sobre alguns aspectos da mobilização, migração e sinalização celular em um modelo experimental de desnutrição proteica. Para tanto, utilizou-se camundongos da linhagem BALB/c machos, os quais foram divididos em dois grupos, Controle e Desnutrido, que passaram a receber dietas isocalóricas contendo 12% (normoproteica) e 2% de caseína (hipoproteica), respectivamente, durante 5 semanas. Para as avaliações in vivo, animais de ambos os grupos receberam por via endovenosa 100µL de solução contendo 1,25µg de LPS e após 1 hora 0,75mg/Kg de L-glutamina (GLUT). Após o período de desnutrição ou de indução ao processo inflamatório, os animais foram eutanasiados e as amostras biológicas coletas. Foram avaliados nos animais estimulados in vivo hemograma, mielograma, as citocinas IL-10 e TNF-α circulantes e a expressão de CD11b/CD18 nos granulócitos do sangue periférico. Foi avaliado, in vitro, a capacidade migratória, a expressão de CD11b/CD18 de polimorfonucleados da medula óssea e do sangue periférico, bem como a síntese de citocinas IL-1α, IL-6, IL-10, IL-12 e TNF-α e a expressão de NF-κB e IκBα em células cultivadas em meio com 0; 0,6; 2 e 10 mM de GLUT. Os animais desnutridos apresentaram anemia, leucopenia, hipoplasia medular e diminuição na concentração sérica de proteínas, albumina e pré-albumina. A GLUT, in vitro, apresentou capacidade de reduzir a produção de IL-1α e IL-6, bem como a ativação da via do NF-κB. No modelo in vivo a GLUT, em animais estimulados com LPS, alterou a cinética de migração neutrofílica e reduziu a expressão de CD18, bem como diminuiu os níveis de TNFα circulantes.
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A piometra é uma condição mórbida caracterizada pela inflamação do útero com acúmulo de exsudatos, resultante de ações hormonais e geralmente associada à presença de bactérias no lúmen uterino. A anemia é a alteração hematológica mais frequentemente observada em cadelas com piometra e está associada à cronicidade da doença, diminuição da eritropoiese, devido ao efeito toxêmico na medula óssea, diminuição da disponibilidade de ferro ou perda de sangue para o útero. Adicionalmente, o efeito das toxinas bacterianas e os radicais livres gerados pelo metabolismo oxidativo dos neutrófilos podem resultar na modificação da estrutura antigênica da membrana do eritrócito, permitindo a ligação de imunoglobulinas em sua superfície e acelerando a destruição eritrocitária. Essa hipótese pode ser comprovada pela detecção de imunocomplexos na superfície eritrocitária de cadelas com piometra. O diagnóstico de piometra foi estabelecido em 33 cadelas atendidas no Serviço de Obstetrícia/Ginecologia do Hospital Veterinário da Universidade de São Paulo com base na anamnese, exame físico e exames subsidiários (ultrassonografia, hemograma e concentrações séricas de ureia e creatinina). As amostras sanguíneas foram coletadas em dois momentos. A primeira anterior a ovariosalpingohisterectomia (OSH) e a segunda, sete a dez dias após a OSH. A quantificação de hemácias com deposição de imunocomplexos IgG e IgM foi realizada utilizando-se anticorpos anti-IgG e anti-IgM (Bethyl®Laboratories) conjugadas a fluoresceína de isotiocianato (FITC), e a leitura realizada com citômetro de fluxo (FACS Calibur; Becton, Dickinson and Company© 2007 BD), sendo os resultados expressos em percentual de hemácias marcadas. Foram utilizados o Teste de Shapiro-Wilk para a avaliação da distribuição de dados e a comparação entre os grupos controle, pré e pós-OSH foi realizada valendo-se do Teste t ou Teste t pareado e Correlação de Pearson, e do Teste U de Mann-Whitney e Correlação de Spearman, para as variáveis com distribuição normal e não-normal, respectivamente. O valor de alfa estipulado foi de 0,05. Analisando os valores hematológicos de cada um dos cães incluídos no estudo, observa-se que 19 (57,6%) apresentavam anemia normocítica normocrômica não regenerativa no momento pré-OSH e cinco (15,2%) no momento pós-OSH. Em cães do grupo controle foram observadas 0,14 - 0,77% (0,43±0,18%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (0,68±0,29%) para anticorpos anti-IgM FITC. Já nos cães com piometra, foram encontradas 0,14 - 4,19% (0,96±0,86%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (1,37±1,71%) com anticorpos anti-IgM FITC, antecedendo a OSH. No momento pós-OSH observou-se 0,18 - 16,2% (2,77±3,67%) de hemácias marcadas para anticorpos anti-IgG FITC e 0,15 - 19,8% (4,01±4,46%) para anticorpos anti-IgM FITC. O percentual de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC diferiu entre os grupos controle e piometra, pré-OSH (p<0,001) e pós-OSH (p<0,001). Em relação a anticorpos anti-IgM FITC, não foram observadas diferenças entre os grupos controle e pré-OSH (p=0,09), porém, após a OSH houve aumento na marcação de hemácias, quando comparado ao grupo controle (p<0,001). Apenas alguns animais apresentaram mais de 5% de hemácias marcadas, e isto ocorreu, principalmente, no momento pós-OSH. Entretanto, não resultou no agravamento da anemia, indicando que a piometra em cadelas está associada à deposição de imunoglobulinas G ou M na superfície das hemácias, sem, no entanto, promover hemólise ou agravamento da anemia
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O óleo da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é considerado um coproduto do fruto, consumido na região do Cerrado, bioma brasileiro. Ele é fundamental para agregar valor e ampliar a utilização deste fruto regional a outros setores produtivos comerciais. Relatos na literatura apontam que o óleo possui capacidade antioxidante e efeitos benéficos sobre doenças inflamatórias, que estão associados à presença de ácidos graxos insaturados e fitoquímicos em sua composição química. Por outro lado, o tetracloreto de carbono (CCl4) é uma potente hepatotoxina, capaz de gerar radicais livres que levam ao estresse oxidativo e à inflamação. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi caracterizar os óleos da amêndoa de pequi obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e verificar o efeito de seus constituintes graxos e bioativos sobre parâmetros oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda induzida por tetracloreto de carbono. Inicialmente, foram investigados os parâmetros de qualidade dos óleos, bem como o perfil de ácidos graxos, teores de compostos bioativos, capacidade antioxidante e estabilidade termo-oxidativa. Os óleos da amêndoa de pequi apresentaram boa qualidade e resistência termo-oxidativa e mostraram-se ricos em ácido graxo oleico, além de possuírem compostos com propriedades antioxidantes, como fenólicos, carotenoides, tocoferóis e fitosteróis. Posteriormente, o efeito do tratamento por 22 dias com óleos da amêndoa de pequi artesanal ou prensado a frio (3 mL/kg) sobre a toxicidade aguda induzida pelo CCl4 em ratos \"Wistar\" machos foi avaliado. Para tal, foram determinados marcadores bioquímicos séricos, perfil lipídico, peroxidação lipídica, marcadores do sistema de defesa antioxidante e detoxificante, além de parâmetros inflamatórios do tecido hepático. De maneira geral, verificou-se que os óleos da amêndoa de pequi não minimizaram as alterações hepáticas induzidas pelo CCl4, evidenciadas pelas enzimas marcadoras do dano hepático e por parâmetros inflamatórios, no entanto os animais tratados com o óleo prensado a frio aumentaram sua capacidade antioxidante.
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Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila.
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Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014