Rapid determination of protein contents in microencapsulated fish oil supplements by ATR-FTIR spectroscopy and partial least square regression (PLSR) analysis

Following the recent success in quantitative analysis of essential fatty acid compositions in a commercial microencapsulated fish oil (?EFO) supplement, we extended the application of portable attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopic technique and partial least square regression (PLSR) analysis for rapid determination of total protein contents-the other major component in most commercial ?EFO powders. In contrast to the traditional chromatographic methodology used in a routine amino acid analysis (AAA), the ATR-FTIR spectra of the ?EFO powder can be acquired directly from its original powder form with no requirement of any sample preparation, making the technique exceptionally fast, noninvasive, and environmentally friendly as well as being cost effective and hence eminently suitable for routine use by industry. By optimizing the spectral region of interest and number of latent factors through the developed PLSR strategy, a good linear calibration model was produced as indicated by an excellent value of coefficient of determination R2 = 0.9975, using standard ?EFO powders with total protein contents in the range of 140-450 mg/g. The prediction of the protein contents acquired from an independent validation set through the optimized PLSR model was highly accurate as evidenced through (1) a good linear fitting (R2 = 0.9759) in the plot of predicted versus reference values, which were obtained from a standard AAA method, (2) lowest root mean square error of prediction (11.64 mg/g), and (3) high residual predictive deviation (6.83) ranked in very good level of predictive quality indicating high robustness and good predictive performance of the achieved PLSR calibration model. The study therefore demonstrated the potential application of the portable ATR-FTIR technique when used together with PLSR analysis for rapid online monitoring of the two major components (i.e., oil and protein contents) in finished ?EFO powders in the actual manufacturing setting.

Sex and death: CHD1Z associated with high mortality in moorhens

Sex ratios in clutches of moorhens (Gallinula chloropus) in Britain were measured on 83 chicks using the sex-linked CHD1 gene (Chromo-helicase/ATPase-DNA binding protein 1). Among birds, the female is the hetero-gametic sex (Z and W chromosomes), and the male is homogametic (two copies of the Z chromosome). We report variation among the PCR-amplified fragments of the CHD1Z, and the death of nearly all heterozygous male chicks (92%). In contrast, survivorship among females and homozygote males was 54–60%. Mortality in male heterozygotes was significantly higher than that of male homozygotes (P < 0.001). Chick and egg biometrics were not significantly different between these males. The CHD1Z was unlikely to be directly responsible but may have been hitchhiked by the causal gene(s). The observations appear to follow a classic underdominance (heterozygote inferiority) pattern, but raise the paradoxical question of why one form of the Z chromosome has not been fixed, as is expected from evolutionary theory. We discuss possible explanations and include a survey of British populations based on skin specimens.

Isolation breeds naivety : island living robs Australian varanid lizards of toad-toxin immunity via four-base-pair mutation

Since their introduction to the toad-free Australian continent cane toads (Bufo marinus) have caused a dramatic increase in naïve varanid mortality when these large lizards attempt to feed on this toxic amphibian. In contrast Asian–African varanids, which have coevolved with toads, are resistant to toad toxin. Toad toxins, such as Bufalin target the H1-H2 domain of the α1 subunit of the sodium-potassium-ATPase enzyme. Sequencing of this domain revealed identical nucleotide sequences in four Asian as well as in three African varanids, and identical sequences in all 11 Australian varanids. However, compared to the Asian–African varanids, the Australian varanids showed four-base-pair substitutions, resulting in the alteration in three of the 12 amino acids representing the H1-H2 domain. The phenotypic effect of the substitutions was investigated in human embryonic kidney (HEK) 293 cells stably transfected with the Australian and the Asian–African H1-H2 domains. The transfections resulted in an approximate 3000-fold reduction in resistance to Bufalin in the Australian HEK293 cells compared to the Asian–African HEK293 cells, demonstrating the critical role of this minor mutation in providing Bufalin resistance. Our study hence presents a clear link between genotype and phenotype, a critical step in understanding the evolution of phenotypic diversity.

ATP7A transgenic and nontransgenic mice are resistant to high copper exposure

The protein affected in Menkes disease, ATP7A, is a copper (Cu)-transporting P-type ATPase that plays an important role in Cu homeostasis, but the full extent of this role has not been defined at a systemic level. Transgenic mice that overexpress the human ATP7A from the chicken β-actin composite promoter (CAG) were used to further investigate the physiological function of ATP7A. Overexpression of ATP7A in the mice caused disturbances in Cu homeostasis, with depletion of Cu in some tissues, especially the heart. To investigate the effect of overexpression of ATP7A when dietary Cu intake was markedly increased, normal and transgenic mice were exposed to drinking water containing 300 mg/L of Cu as Cu acetate for 3 mo. Cu exposure resulted in partial restoration of heart Cu concentrations in male transgenic mice. Despite the extended period of Cu exposure, Cu concentrations in the liver remained relatively unaffected, with a significant increase in male nontransgenic mice. Liver pathology was unremarkable except for small areas of fibrosis that were detected only in livers of the Cu-exposed transgenic mice. Intracellular localization of ATP7A in various tissues was not affected by Cu exposure. Plasma Cu concentration and ceruloplasmin oxidase activity were reduced in both Cu-exposed transgenic and nontransgenic mice. The expression levels of other candidate Cu homeostatic proteins, endogenous Atp7b, ceruloplasmin, Ctr1, and transgenic ATP7A were not altered significantly by Cu exposure. Overall, mice are remarkably resistant to high Cu loads and the overexpression of ATP7A has only moderate effects on the response to Cu exposure. © 2008 American Society for Nutrition.

Urea-based osmoregulation in the developing embryo of oviparous cartilaginous fish (Callorhinchus milii) : contribution of the extraembryonic yolk sac during the early developmental period

Marine cartilaginous fish retain a high concentration of urea to maintain the plasma slightly hyperosmotic to the surrounding seawater. In adult fish, urea is produced by hepatic and extrahepatic ornithine urea cycles (OUCs). However, little is known about the urea retention mechanism in developing cartilaginous fish embryos. In order to address the question as to the mechanism of urea-based osmoregulation in developing embryos, the present study examined the gene expression profiles of OUC enzymes in oviparous holocephalan elephant fish (Callorhinchus milii) embryos. We found that the yolk sac membrane (YSM) makes an important contribution to the ureosmotic strategy of the early embryonic period. The expression of OUC enzyme genes was detectable in the embryonic body from at least stage 28, and increased markedly during development to hatching, which is most probably due to growth of the liver. During the early developmental period, however, the expression of OUC enzyme genes was not prominent in the embryonic body. Meanwhile, we found that the mRNA expression of OUC enzymes was detected in the extra-embryonic YSM; the mRNA expression of cmcpsIII in the YSM was much higher than that in the embryonic body during stages 28-31. Significant levels of enzyme activity and the existence of mitochondrial-type cmgs1 transcripts in the YSM supported the mRNA findings. We also found that the cmcpsIII transcript is localized in the vascularized inner layer of the YSM. Taken together, our findings demonstrate for the first time that the YSM is involved in urea-based osmoregulation during the early to mid phase of development in oviparous cartilaginous fish.

Reflectance response of tapered optical fiber coated with graphene oxide nanostructured thin film for aqueous ethanol sensing

In this work, optical sensing performance of tapered multimode fiber tip coated with graphene oxide (GO) nanostructured thin film towards aqueous ethanol with different concentrations is investigated. The tapering process of the optical fiber is done by a glass processing machine. The multimode optical fiber tip is dip-coated with GO and annealed at 70 °C to enhance the binding of the nanomaterials to the silica fiber. FESEM, Raman microscopy and XRD analyses are performed to micro-characterize the GO thin films. The morphology of the GO is observed to be in sheets forms. The reflectance response of the GO coated fiber tip is compared with the uncoated tip. The measurements are taken using a spectrophotometer in the optical wavelength range of 550-720 nm. The reflectance response of the GO coated fiber tip reduced proportionally, upon exposure to ethanol with concentration range of 5-80%. The dynamic response of the developed sensor showed strong reversibility and repeatability when it is exposed to ethanol with concentrations of 5%, 20% and 40% in distilled water. At room temperature, the sensor shows fast response and recovery as low as 19 and 25 s, respectively. © 2014 Elsevier B.V.

The ZntA-like NpunR4017 plays a key role in maintaining homeostatic levels of zinc in Nostoc punctiforme

Analysis of cellular response to zinc exposure provides insights into how organisms maintain homeostatic levels of zinc that are essential, while avoiding potentially toxic cytosolic levels. Using the cyanobacterium Nostoc punctiforme as a model, qRT-PCR analyses established a profile of the changes in relative mRNA levels of the ZntA-like zinc efflux transporter NpunR4017 in response to extracellular zinc. In cells treated with 18 μM of zinc for 1 h, NpunR4017 mRNA levels increased by up to 1300 % above basal levels. The accumulation and retention of radiolabelled (65)Zn by NpunR4107-deficient and overexpressing strains were compared to wild-type levels. Disruption of NpunR4017 resulted in a significant increase in zinc accumulation up to 24 % greater than the wild type, while cells overexpressing NpunR4107 accumulated 22 % less than the wild type. Accumulation of (65)Zn in ZntA(-) Escherichia coli overexpressing NpunR4017 was reduced by up to 21 %, indicating the capacity for NpunR4017 to compensate for the loss of ZntA. These findings establish the newly identified NpunR4017 as a zinc efflux transporter and a key transporter for maintaining zinc homeostasis in N. punctiforme.

Morphological and molecular investigations of the holocephalan elephant fish nephron: the existence of a countercurrent-like configuration and two separate diluting segments in the distal tubule

In marine cartilaginous fish, reabsorption of filtered urea by the kidney is essential for retaining a large amount of urea in their body. However, the mechanism for urea reabsorption is poorly understood due to the complexity of the kidney. To address this problem, we focused on elephant fish (Callorhinchus milii) for which a genome database is available, and conducted molecular mapping of membrane transporters along the different segments of the nephron. Basically, the nephron architecture of elephant fish was similar to that described for elasmobranch nephrons, but some unique features were observed. The late distal tubule (LDT), which corresponded to the fourth loop of the nephron, ran straight near the renal corpuscle, while it was convoluted around the tip of the loop. The ascending and descending limbs of the straight portion were closely apposed to each other and were arranged in a countercurrent fashion. The convoluted portion of LDT was tightly packed and enveloped by the larger convolution of the second loop that originated from the same renal corpuscle. In situ hybridization analysis demonstrated that co-localization of Na(+),K(+),2Cl(-) cotransporter 2 and Na(+)/K(+)-ATPase α1 subunit was observed in the early distal tubule and the posterior part of LDT, indicating the existence of two separate diluting segments. The diluting segments most likely facilitate NaCl absorption and thereby water reabsorption to elevate urea concentration in the filtrate, and subsequently contribute to efficient urea reabsorption in the final segment of the nephron, the collecting tubule, where urea transporter-1 was intensely localized.

Utilização da terra como ativo de baixo risco, na diversificação de carteiras de investimento

O trabalho investiga, numa perspectiva de risco e retorno, o risco inerente à terra agrícola, em comparação com as ações formadoras do Índice da Bolsa de Valores de São Paulo – IBOVESPA, com vistas a identificar possíveis correlações entre estes ativos, que permitam recomendar a posse do primeiro como elemento redutor do risco do segundo, nos períodos de crise do mercado acionário. Parte do pressuposto que, sendo a terra um bem finito e útil, a sua posse como bem de investimento pode ser, nesta perspectiva, conveniente, independente da forma como se pretenda usá-la, desde que haja a possibilidade de sua comercialização futura. Investiga os elementos determinantes do preço da terra, particularmente as variáveis especulativas que influem na sua comercialização, com vistas a identificar nela, eventuais semelhanças com os demais ativos de risco. Estuda a evolução dos preços da terra de cultura de primeira do Estado de São Paulo, no espaço de vinte anos (1980 a 1999), em comparação com o IBOVESPA, concentrando-se nos períodos de crise do mercado acionário, para determinar a influência que teria a inclusão do ativo terra, em uma carteira diversificada de ações, sobre o grau de risco e a rentabilidade do portfolio como um todo. Analisa o comportamento do mercado acionário brasileiro no mesmo período, quando são identificados seis períodos de crise, durante os quais é simulado o desempenho de duas stimentos, compostas, a primeira, por ações e terra, em diferentes proporções, e a segunda por ações e caderneta de poupança, também com vários graus de composição. Das seis crises estudadas, em quatro delas, a associação de uma parcela terra com as ações representativas do IBOVESPA, contribuiu para a redução do grau de risco ou melhora da rentabilidade da carteira de investimentos como um todo; as duas outras crises, durante as quais a terra não apresentou as mesmas características de segurança e/ou rentabilidade, coincidem com períodos atípicos, quando o seu mercado passava por processos de ajustamento. A conclusão confirma a hipótese alternativa, de que a terra, quando em condições normais de negociação, possui características de segurança e rentabilidade que permitem recomendar a sua posse combinada com carteiras de ações, pelos investidores mais avessos aos riscos do mercado acionário.

Efeito da administração aguda de arginina sobre aspectos bioquímicos e comportamentais em ratos adultos

Os erros inatos do metabolismo (EIM) constituem um grupo de doenças genéticas causadas pela deficiência ou ausência de uma proteína, geralmente uma enzima. A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência de arginase, enzima que converte a arginina em ornitina e uréia. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo tecidual e plasmático de arginina e seus metabólitos, os compostos guanidínicos. As manifestações clínicas desta doença diferem substancialmente das demais doenças metabólicas do ciclo da uréia. Seus principais sintomas, que manifestam-se progressivamente, são caracterizados por espasticidade, epilepsia e retardo mental. A correlação entre o metabolismo da arginina e do óxido nítrico ocorre no chamado ciclo arginina-citrulina. A arginina é o substrato para a síntese de óxido nítrico pela ação da enzima óxido nítrico sintetase (ONS). Como os pacientes hiperargininêmicos apresentam altos níveis de arginina no plasma e tecidos, é provável que, devido ao excesso deste substrato, ocorra um aumento na síntese de óxido nítrico. O óxido nítrico em concentrações elevadas está associado à produção de radicais livres, neurotoxicidade e inibição da enzima Na+,K+-ATPase. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental ao funcionamento normal do sistema nervoso central (SNC), pois regula a transmissão do impulso nervoso, o volume celular e o transporte de moléculas ligadas ao cotransporte de Na+, tais como aminoácidos, glicose e neurotransmissores. A inibição da atividade da Na+,K+-ATPase nos sítios pré-sinápticos resulta na inibição da recaptação de glutamato, bem como na estimulação de sua liberação. A inibição desta enzima também tem sido associada a diversas neuropatologias. A Na+,K+-ATPase também está envolvida na LTP (long term potentiation – potenciação de longa duração), que é um tipo de neuroplasticidade celular que provoca alterações nas cascatas bioquímicas no SNC, que são, muitas vezes, idênticas àquelas que ocorrem durante o processo de formação da memória. Assim, acredita-se que a LTP seja um dos diversos mecanismos bioquímicos importantes para a formação da memória. Neste estudo investigamos o efeito in vivo da administração aguda de arginina, L-NAME (um potente inibidor da ONS) e a co-administração de Arg + L-NAME sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos adultos e sobre testes 6 comportamentais utilizados para avaliar o aprendizado e memória: campo aberto e esquiva inibitória. Os resultados obtidos demonstraram que a arginina inibiu significativamente a atividade da enzima Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos. A administração de L-NAME não alterou a atividade da enzima, mas preveniu a diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase causada pela arginina. Nos experimentos de comportamento foram avaliados o aprendizado, a consolidação e a evocação da memória de longa duração pela administração das soluções em três momentos diferentes. A arginina diminuiu o desempenho do teste de esquiva inibitória nos três momentos, o L-NAME isoladamente não alterou o comportamento dos animais, mas quando co-administrado com a arginina aumentou a capacidade de memorização desta tarefa. Estes resultados indicam que a administração de arginina in vivo reduz tanto a atividade da Na+,K+-ATPase como a modulação da memória em ratos, e que isso ocorreu, provavelmente, pelo aumento da síntese de óxido nítrico. Assumindo a possibilidade de que isso possa ocorrer em pacientes com hiperargininemia, os resultados obtidos podem ser relevantes para explicar, pelo menos em parte, a disfunção neurológica associada a essa doença.

Utilização de nutrientes energéticos por córtex cerebral de ratos : efeitos de diferentes concentrações de potássio

Glicose é o principal substrato energético no SNC de mamíferos adultos, contudo o cérebro também é capaz de utilizar outros substratos, incluindo manose, frutose, galactose, glicerol, corpos cetônicos e lactato. Glicose é quase totalmente oxidada a CO2 e H2O, mas ela também é precursora de neurotransmissores, tais como glutamato, GABA e glicina. O metabolismo energético do SNC varia ontogeneticamente, visto o fato de que nas primeiras 2 horas após o nascimento, lactato é o seu principal substrato, glicose e corpos cetônicos servem como substratos nos 21 dias subseqüentes e, após este período, somente glicose predomina. A utilização de nutrientes é regulada de várias maneiras, tais como o transporte através das células endoteliais capilares, transporte através da membrana plasmática, variações na atividade enzimática e variações nas concentrações de nutrientes plasmáticos. Está bem estabelecido que a atividade funcional do SNC aumenta o metabolismo energético. Tal evento pode ser dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase, a qual é requerida para restabelecer a homeostase iônica. O aumento da concentração de potássio extracelular de um nível basal 8-12 mM provoca excitação neuronal fisiológica. A concentração de potássio pode atingir 50-80 mM durante convulsões, isquemia ou hipoglicemia. O potássio liberado pela atividade elétrica é captado nos astrócitos através de processos dependentes e não dependentes de ATP. Neste estudo, observamos o efeito de diferentes concentrações de potássio extracelular (2.7, 20 e 50 mM), sobre a oxidação de glicose, frutose, manose e lactato a CO2 e a conversão a lipídios em córtex cerebral de ratos jovens (10dias) e adultos (60 dias). Considerando que a captação de deoxiglicose está relacionada com a atividade glicolítica, testamos a influência do potássio extracelular sobre este parâmetro. Os efeitos da ouabaína sobre a oxidação de glicose e captação de deoxiglicose foram testados para determinar se a influência de potássio extracelular era dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase. Os efeitos da monensina (ionóforo de Na+) e bumetanide (inibidor do transportador de Na+/K+/2Cl-) foram também testados. O aumento da concentração de potássio extracelular aumentou a oxidação de glicose, frutose, e manose a CO2 em córtex cerebral de ratos adultos, contudo, este fenômeno não foi observado em ratos jovens. A oxidação de lactato aumentou com o aumento da concentração de potássio extracelular em ambos ratos jovens e adultos. Não houve diferença na oxidação de glicose e sobre a captação de deoxiglicose na presença de ouabaína. Monensina aumentou a captação de deoxiglicose em 2 minutos de incubação. Contudo, esta captação diminuiu em períodos de incubação de 1 hora e 10 minutos. Além disso, não houve efeito do bumetanide sobre o aumento causado pela alta concentração de potássio extracelular na oxidação de glicose.

Efeito da administração de arginina sobre o metabolismo energético em cérebro de ratos adultos

A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência na atividade da arginase hepática. Esta doença é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual de arginina (Arg). Retardo mental e outras alterações neurológicas, cujos mecanismos são ainda desconhecidos, são sintomas comuns em pacientes hiperargininêmicos. O óxido nítrico (NO) é gerado em todas as células do sistema nervoso central (SNC) pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), a qual, na presença de oxigênio molecular, tetraidrobiopterina e outros cofatores, catalisa a conversão de Arg em NO e citrulina. Em condições normais, o NO desempenha importante papel fisiológico no SNC, como por exemplo, na liberação de neurotransmissores e expressão gênica. Quando há formação excessiva, o NO torna-se um importante mediador de neurotoxicidade Trabalhos realizados em nosso laboratório mostraram que a administração aguda de Arg em ratos diminui a atividade da Na+,K+-ATPase e aumenta o estresse oxidativo cerebral. Outros estudos mostraram que a administração de Arg prejudica a memória em ratos. Estes resultados foram prevenidos pelo Nϖ-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), um inibidor competitivo da NOS, sugerindo que a administração de Arg altera estes parâmetros através do NO e/ou estresse oxidativo. Considerando que a administração de Arg aumenta o estresse oxidativo e que estudos mostram que o NO inibe a cadeia de transporte de elétrons provavelmente comprometendo a produção de energia, no presente trabalho, nós investigamos o efeito da administração aguda de Arg sobre alguns parâmetros do metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades da succinato desidrogenase, complexo II e IV da cadeia respiratória) em hipocampo de ratos. Também testamos o efeito do L-NAME sobre os efeitos produzidos pela Arg Ratos adultos de 60 dias foram tratados com uma única injeção intraperitoneal de Arg, de acordo com o protocolo estabelecido por Buchmann e colaboradores (1996). A dose de Arg (0,8 g/Kg) usada atinge níveis plasmáticos semelhantes àqueles encontrados em pacientes hiperargininêmicos (1,5 mM). Os resultados do presente trabalho mostraram que a administração de Arg aumentou significativamente a produção de lactato e diminuiu a produção de CO2 e a captação de glicose, bem como as atividades da succinato desidrogenase e do complexo II, e que a injeção simultânea de L-NAME preveniu estes efeitos, exceto a produção de CO2 e a produção de lactato. No entanto, não houve alteração na atividade da citocromo c oxidase (complexo IV). Se estes achados também ocorrerem em humanos, pode-se presumir que a Arg prejudica o metabolismo energético, possivelmente através da geração de radicais livres induzida pela formação de NO e/ou da formação de poliaminas, contribuindo assim para a disfunção cerebral observada na hiperargininemia.

Alterações bioquímicas e comportamentais em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia

A homocistinúria é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase e é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Retardo mental, deficiência cognitiva, isquemia, convulsões e aterosclerose são achados clínicos comuns em pacientes homocistinúricos. No entanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença são pouco conhecidos. Modelos animais experimentais de erros inatos do metabolismo são úteis para compreender a fisiopatologia dessas doenças em humanos. No nosso laboratório, já foram criados alguns modelos animais de algumas doenças metabólicas hereditárias, como, por exemplo, fenilcetonúria e hiperprolinemia tipo II. 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. Essa enzima é inibida por radicais livres e sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. A diminuição de energia cerebral e o estresse oxidativo têm sido associados com algumas doenças que afetam o sistema nervoso central, como as doenças de Alzheimer, Parkinson e Huntington e isquemia cerebral. Por outro lado, a homocisteína tem sido considerada um fator de risco para o aparecimento dessas doenças. No sentido de ampliar o conhecimento das alterações bioquímicas envolvidas na gênese da disfunção neurológica característica da homocistinúria, esse trabalho teve como principal objetivo desenvolver um modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia em ratos. Utilizando esse modelo, verificamos a atividade da Na+,K+-ATPase e alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) em hipocampo de ratos. A aprendizagem e a memória na tarefa do labirinto aquático de Morris foram avaliadas em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia. Nesse trabalho, também estudamos o efeito in vitro dos metabólitos acumulados na homocistinúria, homocisteína e metionina, sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividade da enzima citocromo c oxidase). Além disso, o efeito in vitro da homocisteína sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (potencial antioxidante total (TRAP), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase) em hipocampo de ratos foi investigado. O tratamento crônico foi realizado do 6o ao 28o dia de vida, através de administrações subcutâneas de homocisteína, duas vezes ao dia, com intervalos de 8 horas. As doses de homocisteína administradas foram escolhidas com o objetivo de induzir concentrações plasmáticas de 0,4 a 0,5 mM, semelhantes àquelas encontradas em pacientes homocistinúricos. Através desse tratamento, também foram induzidas concentrações elevadas de homocisteína no cérebro de ratos. Os controles receberam solução salina em volumes semelhantes. Os resultados mostram que a administração crônica de homocisteína inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica, a produção de CO2 e a captação de glicose, assim como as atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase em hipocampo de ratos. Os animas tratados com homocisteína também apresentaram diminuição de memória na tarefa do labirinto aquático de Morris. Além disso, a homocisteína e a metionina inibiram a atividade da Na+,K+-ATPase de hipocampo de ratos in vitro. Estudos cinéticos sobre a inibição da Na+,K+-ATPase, causada pela homocisteína, também foram realizados. Os resultados mostraram que a homocisteína inibe a enzima de forma não-competitiva com o ATP como substrato. Também foi verificado que a incubação de homogeneizados de hipocampo com homocisteína diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que a incubação simultânea com alguns antioxidantes, tais como glutationa, ditiotreitol, cisteína e a enzima antioxidante superóxido dismutase preveniram esse efeito. Os metabólitos acumulados na homocistinúria também alteraram alguns parâmetros de metabolismo energético cerebral (produção de CO2 e lactato, captação de glicose e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) in vitro. Além disso, verificou-se que a homocisteína in vitro diminuiu o TRAP e aumentou a quantidade de TBARS, um marcador de lipoperoxidação, mas não alterou as atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase. Os achados sugerem que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase, a diminuição do metabolismo energético e o aumento do estresse oxidativo podem estar relacionados com as disfunções neurológicas características dos pacientes homocistinúricos.

Efeito in vitro de quinureninas sobre parâmetros bioquímicos do metabolismo enrgético em cérebro de ratos jovens

A via das quinureninas é a principal rota de degradação do aminoácido triptofano. Os metabólitos dessa via, comumente chamados de quinureninas, estão envolvidos em vários processos fisiológicos e patológicos e, recentemente, algumas quinureninas foram relacionadas à fisiopatologia de várias doenças neurodegenerativas. Tendo em vista o pouco conhecimento a respeito do efeito das quinureninas sobre o metabolismo energético cerebral, e considerando que as concentrações de algumas quinureninas estão alteradas em várias doenças neurodegenerativas e que disfunção mitocondrial é uma importante característica dessas doenças, este trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro de alguns metabólitos da via das quinureninas, particularmente L-quinurenina, ácido quinurênico, 3-hidroxiquinurenina, ácido 3-hidroxi-antranílico, ácido antranílico e ácido quinolínico sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Verificamos que todas as quinureninas testadas, à exceção da L-quinurenina, aumentaram a captação de glicose e inibiram a produção de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato em córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida. Além disso, o ácido quinurênico inibiu a atividade da enzima sucinato desidrogenase, a 3-hidroxiquinurenina inibiu a atividade dos complexos I, II e IV da cadeia respiratória, enquanto que o ácido 3-hidroxi-antranílico inibiu as atividades dos complexos I e II da cadeia respiratória e da enzima sucinato desidrogenase. Já o ácido antranílico inibiu as atividades do complexo I-III da cadeia respiratória e da enzima sucinato desidrogenase. Por outro lado, o ácido quinolínico inibiu apenas a atividade do complexo II, sem alterar as atividades dos outros complexos da cadeia transportadora de elétrons. Finalmente, observamos que nenhuma das substâncias testadas interferiu na atividade da enzima Na+,K+-ATPase. Esses resultados sugerem um bloqueio no ciclo do ácido cítrico, o qual poderia ser provocado pela inibição da cadeia respiratória ocasionada pelos metabólitos testados. Portanto nossos resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral é inibido in vitro por algumas quinureninas. Caso esses achados se confirmem in vivo, é possível que um prejuízo no metabolismo energético possa colaborar, ao menos em parte, para o comprometimento cerebral dos pacientes afetados por doenças em que há alteração nas concentrações desses compostos.