Identification of slow and fast-acting toxins in a highly ciguatoxic barracuda (Sphyraena barracuda) by HPLC/MS and radiolabelled ligand binding

A barracuda implicated in ciguatera fish poisoning in Guadeloupe was estimated to have an overall flesh toxicity of 15 MUg/g using mouse bioassay. A lipid soluble extract was separated into two toxic fractions, FrA and FrB, on a LH20 Sephadex column eluted with dichloromethane/methanol (1:1). When intraperitoneal injected into mice, FrA provoked symptoms characteristic of slow-acting ciguatoxins, whereas FrB produced symptoms indicative of fast-acting toxins (FAT). High performance liquid chromatography/mass spectrometry/radio-ligand binding (HPLC/MS/RLB) analysis confirmed the two fractions were distinct, because only a weak overlap of some compounds was observed. HPLC/MS/RLB analysis revealed C-CTX-1 as the potent toxin present in FrA, and two coeluting active compounds at m/z 809.43 and 857.42 in FrB, all displaying the characteristic pattern of ion formation for hydroxy-polyethers. Other C-CTX congeners and putative hydroxy-polyether-like compounds were detected in both fractions, however, the RLB found them inactive. C-CTX-1 accounted for >90% of total toxicity in this barracuda and was confirmed to be a competitive inhibitor of brevetoxin binding to voltage-sensitive sodium channels (VSSCs) with a potency two-times lower than P-CTX-1. However, FAT active on VSSCs and

Remoção do herbicida 2,4-D por meio do tratamento convencional da água e adsorção em carvão ativado granular em instalação piloto

O crescimento populacional empurra a produção agrícola em direção ao uso intensivo dos agrotóxicos que aumentam a produtividade. Porém, seu uso incorreto pode resultar em grave problema para as estações de tratamento da água e impactar negativamente na saúde pública. Segundo estudos em escala laboratorial, o tratamento convencional, um dos mais utilizados no Brasil, apresenta remoção insignificante do 2,4-D. A adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, foi avaliada a remoção dos herbicidas 2,4-D e 2,4,5-T e metabólito 2,4-DCP, utilizando o tratamento convencional e a adsorção em coluna de carvão ativado granular em instalação piloto. O carvão ativado granular empregado foi o derivado da casca de coco. A concentração dos herbicidas foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência com detector por arranjo de diodos e extração em fase sólida. A associação do tratamento convencional com a adsorção em carvão ativado granular apresentou elevada remoção do 2,4-D (99%) atingindo concentrações finais abaixo do limite da Portaria MS n° 2914/2011. O tratamento convencional, no entanto, também apresentou remoção do 2,4-D (35 a 59%), sendo o maior percentual obtido na decantação (30 a 52%), indicando que houve interação entre a matéria orgânica natural e o 2,4-D, contribuindo para sua remoção nessa etapa. O 2,4-DCP e 2,4,5-T apresentaram concentrações abaixo do limite de detecção.

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Remoção do herbicida 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) no tratamento convencional de água e associado à adsorção em carvão ativado em pó (CAP) em escala piloto

O aumento do uso de agrotóxicos no Brasil tem causado muitas preocupações, tanto em relação à questão ambiental quanto a saúde pública. Muitos desses compostos não são eficientemente removidos das águas por tratamento convencional, sendo necessárias alternativas que os removam das águas de abastecimento. Dentre as tecnologias existentes, a adsorção em CAP é considerada uma das mais efetivas e confiáveis, cujas vantagens incluem alta eficiência de remoção e facilidade de operação. O objetivo desta pesquisa é avaliar a remoção, em escala piloto, do agrotóxico 2,4-D e o seu principal metabólito 2,4-DCP em amostras de águas tratadas por adsorção em CAP associado ao tratamento convencional. Os testes foram realizados em instalação piloto na áreada ETA Carapina/CESAN. A água bruta foi a proveniente do rio Santa Maria da Vitória contaminadaatravés da adição de agrotóxico em sua fórmula comercial. Foram realizados quatro ensaios, dois sem adição de CAP e dois com adição de CAP junto à unidade de mistura rápida. Os agrotóxicos foram detectados e quantificados através da cromatografia líquida de alta eficiência, em metodologia validada. As amostras coletadas foram caracterizadas de acordo com os parâmetros: temperatura, turbidez, condutividade elétrica, absorbância em 254 nm, cor real, cor aparente, alcalinidade, carbono orgânico total, além e concentração dos agrotóxicos 2,4-D e ácido 2,4,5-T e do metabólito 2,4-DCP. Os diferentes ensaios foram avaliados em termos da taxa de remoção destes parâmetros. Como resultado no TCVcom adição de CAP o composto de interesse foi removido abaixo de 30 μg. L-1,Valor Máximo Permitido, estabelecido pela Portaria do MS n° 2.914/2011 para dosagem de 100μg.L-1e mostrou-se eficiente, também, na remoção de matéria orgânica. Em nenhum dos testes foi detectado o composto 2,4-DCP e 2,4,5-T.

New insights into functional regulation in MS-based drug profiling

We present a novel data analysis strategy which combined with subcellular fractionation and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) based proteomics provides a simple and effective workflow for global drug profiling. Five subcellular fractions were obtained by differential centrifugation followed by high resolution LC-MS and complete functional regulation analysis. The methodology combines functional regulation and enrichment analysis into a single visual summary. The workflow enables improved insight into perturbations caused by drugs. We provide a statistical argument to demonstrate that even crude subcellular fractions leads to improved functional characterization. We demonstrate this data analysis strategy on data obtained in a MS-based global drug profiling study. However, this strategy can also be performed on other types of large scale biological data.

Structural characterization and immunogenicity in wild-type and immune tolerant mice of degraded recombinant human interferon Alpha2b

Purpose: This study was conducted to study the influence of protein structure on the immunogenicity in wild-type and immune tolerant mice of well-characterized degradation products of recombinant human interferon alpha2b (rhIFNα2b). Methods: RhIFNα2b was degraded by metal-catalyzed oxidation (M), cross-linking with glutaraldehyde (G), oxidation with hydrogen peroxide (H), and incubation in a boiling water bath (B). The products were characterized with UV absorption, circular dichroism and fluorescence spectroscopy, gel permeation chromatography, reverse-phase high-pressure liquid chromatography, sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, Western blotting, and mass spectrometry. The immunogenicity of the products was evaluated in wild-type mice and in transgenic mice immune tolerant for hIFNα2. Serum antibodies were detected by enzyme-linked immunosorbent assay or surface plasmon resonance. Results: M-rhIFNα2b contained covalently aggregated rhIFNα2b with three methionines partly oxidized to methionine sulfoxides. G-rhIFNα2b contained covalent aggregates and did not show changes in secondary structure. H-rhIFNα2b was only chemically changed with four partly oxidized methionines. B-rhIFNα2b was largely unfolded and heavily aggregated. Nontreated (N) rhIFNα2b was immunogenic in the wild-type mice but not in the transgenic mice, showing that the latter were immune tolerant for rhIFNα2b. The anti-rhIFNα2b antibody levels in the wild-type mice depended on the degradation product: M-rhIFNα2b > H-rhIFNα2b ∼ N-rhIFNα2b ≫ B-rhIFNα2b; G-rhIFNα2b did not induce anti-rhIFNα2b antibodies. In the transgenic mice, only M-rhIFNα2b could break the immune tolerance. Conclusions: RhIFNα2b immunogenicity is related to its structural integrity. Moreover, the immunogenicity of aggregated rhIFNα2b depends on the structure and orientation of the constituent protein molecules and/or on the aggregate size.

Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in fish: optimisation and validation of microwave-assisted extraction

An accurate and sensitive method for determination of 18 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (16 PAHs considered by USEPA as priority pollutants, dibenzo[a,l]pyrene and benzo[j]fluoranthene) in fish samples was validated. Analysis was performed by microwave-assisted extraction and liquid chromatography with photodiode array and fluorescence detection. Response surface methodology was used to find the optimal extraction parameters. Validation of the overall methodology was performed by spiking assays at four levels and using SRM 2977. Quantification limits ranging from 0.15–27.16 ng/g wet weight were obtained. The established method was applied in edible tissues of three commonly consumed and commercially valuable fish species (sardine, chub mackerel and horse mackerel) originated from Atlantic Ocean. Variable levels of naphthalene (1.03–2.95 ng/g wet weight), fluorene (0.34–1.09 ng/g wet weight) and phenanthrene (0.34–3.54 ng/g wet weight) were detected in the analysed samples. None of the samples contained detectable amounts of benzo[a]pyrene, the marker used for evaluating the occurrence and carcinogenic effects of PAHs in food.

QuEChERS: a new sample preparation approach for the determination of ibuprofen and its metabolites in soils

Ibuprofen is one of the most used active pharmaceutical ingredients worldwide. A new method for the analysis of ibuprofen and its metabolites, hydroxyibuprofen and carboxyibuprofen, in soils is presented. The extraction of these compounds from the soil matrices was performed by using a modified quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe (QuEChERS) method. The method involves a single extraction of the investigated compounds with purified water (acidified at pH 2.5 with hydrochloric acid), and a slow and continuous addition of the QuEChERS content, followed by the addition of acidified acetonitrile (1% acetic acid), prior to the determination by liquid chromatography coupled with fluorescence detection (LC–FLD). Validation studies were carried out using soil samples with a range of organic carbon contents. Recoveries of the fortified samples ranged from 79.5% to 101%. Relative standard deviations for all matrix–compound combinations did not exceed 3%. The method quantification limits were ≤22.4 μg kg−1 in all cases. The developed method was applied to the analysis of sixteen real samples.

Mould and yeast identification in archival settings: preliminary results on the use of traditional methods and molecular biology options in Portuguese archives

This project was developed to fully assess the indoor air quality in archives and libraries from a fungal flora point of view. It uses classical methodologies such as traditional culture media – for the viable fungi – and modern molecular biology protocols, especially relevant to assess the non-viable fraction of the biological contaminants. Denaturing high-performance liquid chromatography (DHPLC) has emerged as an alternative to denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and has already been applied to the study of a few bacterial communities. We propose the application of DHPLC to the study of fungal colonization on paper-based archive materials. This technology allows for the identification of each component of a mixture of fungi based on their genetic variation. In a highly complex mixture of microbial DNA this method can be used simply to study the population dynamics, and it also allows for sample fraction collection, which can, in many cases, be immediately sequenced, circumventing the need for cloning. Some examples of the methodological application are shown. Also applied is fragment length analysis for the study of mixed Candida samples. Both of these methods can later be applied in various fields, such as clinical and sand sample analysis. So far, the environmental analyses have been extremely useful to determine potentially pathogenic/toxinogenic fungi such as Stachybotrys sp., Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, and Fusarium sp. This work will hopefully lead to more accurate evaluation of environmental conditions for both human health and the preservation of documents.

Pittosporum Undulatum and Hedychium Gardnerianum: nutritive value and secondary metabolites on cattle reproductive performances

Hedychium gardnerianum (HG) and Pittospporum undulatum (PU) are invasive plants all over the world, being in the Azores supplied to cattle on periods of shortage food. As these plants produce secondary metabolites, including a diverse range of phytochemicals compounds, the aim of the presente study is to identify how these metabolites can be related to animal’s reproductive performances. For such purpose, plants were harvested on winter, compounds extracted by method of decoction and analysed by combination of liquid chromatography and mass spectrometry as well as highperformance liquid chromatography. For nutritive evaluations, Van Soest and Weende methodologies were used. In HG quercetin-3, 4'-di-O-betaglucopyranoside, myricetin rhamnoside, quercetin rhamnoside, and gibberellin A1 and A8 were identified, while for PU were found cafeic acid derivatives, including dicaffeoylquinic acid and caffeoylquinic acid. In nutritional terms, these plants can be considered as poor, presenting percentages of dry matter (DM%) of 16.34% and 40.39%, respectively for HG and PU. Values for ash 10.4%, crude protein (CP) 7.75%, neutral detergent fiber (NDF) 64.5, acid detergent fiber (ADF) 34.69%, acid detergent lignin (ADL) 3.47% and ether extract (EE) 2.03% were found for HG. For PU values were ash 6.64%, CP 6.11%, NDF 43.84%, acid ADF 35.57%, ADL 3.56% and EE 2.71%. This study clearly indicated that, besides their low nutritive values, these plants can be used to feed ruminants, especially when pasture lacks. Nevertheless, as some compounds, namely the caffeoylquinic and dicaffeoylquinic acids, are known to be associated to physiological reproductive mechanisms, one could speculate that these compounds can be directly or indirectly associated to reproductive performances in bovine fed with these plants.

Otimização e validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para a determinação do edulcorante ciclamato: ocorrência em adoçantes de mesa

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para doseamento da vitamina D em géneros alimentícios: aplicação do método em diferentes matrizes alimentares

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

First report of ciguatoxins in two starfish species : Ophidiaster ophidianus and Marthasterias glacialis

Ciguatera fish poisoning (CFP) is a syndrome caused by the ingestion of fish contaminated with Ciguatoxins (CTXs). These phycotoxins are produced mainly by dinoflagellates that belong to the genus Gambierdiscus that are transformed in more toxic forms in predatory fish guts, and are more present in the Indo-Pacific and Caribbean areas. It is estimated that CFP causes per year more than 10,000 intoxications worldwide. With the rise of water temperature and anthropogenic intervention, it is important to study the prevalence of CFP in more temperate waters. Through inter- and subtidal sampling, 22 species of organisms were collected, in Madeira and Azores archipelagos and in the northwestern Moroccan coast, during September of 2012 and June and July of 2013. A total of 94 samples of 22 different species of bivalves, gastropods, echinoderms and crustaceans where analyzed by Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectometry-Ion Trap-Time of Flight (UPLC-MS-IT-TOF) and Ultra Performance Chromatography- Mass Spectrometry (UPLC-MS). Our main aim was to detect new vectors and ascertain if there were some geographical differences. We detected for the first time putative CTXs in echinoderms, in two starfish species—M. glacialis and O. ophidianus. We detected differences regarding uptake values by organisms and geographical location. Toxin amounts were significant, showing the importance and the need for continuity of these studies to gain more knowledge about the prevalence of these toxins, in order to better access human health risk. In addition, we suggest monitoring of these toxins should be extended to other vectors, starfish being a good alternative for protecting and accessing human health risk.

Adverse effect of alcohol drinking: the role of oxidative stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in fish: evaluation of a quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe extraction method

QuEChERS method was evaluated for extraction of 16 PAHs from fish samples. For a selective measurement of the compounds, extracts were analysed by LC with fluorescence detection. The overall analytical procedure was validated by systematic recovery experiments at three levels and by using the standard reference material SRM 2977 (mussel tissue). The targeted contaminants, except naphthalene and acenaphthene, were successfully extracted from SRM 2977 with recoveries ranging from 63.5–110.0% with variation coefficients not exceeding 8%. The optimum QuEChERS conditions were the following: 5 g of homogenised fish sample, 10 mL of ACN, agitation performed by vortex during 3 min. Quantification limits ranging from 0.12– 1.90 ng/g wet weight (0.30–4.70 µg/L) were obtained. The optimized methodology was applied to assess the safety concerning PAHs contents of horse mackerel (Trachurus trachurus), chub mackerel (Scomber japonicus), sardine (Sardina pilchardus) and farmed seabass (Dicentrarchus labrax). Although benzo(a)pyrene, the marker used for evaluating the carcinogenic risk of PAHs in food, was not detected in the analysed samples (89 individuals corresponding to 27 homogenized samples), the overall mean concentration ranged from 2.52 l 1.20 ng/g in horse mackerel to 14.6 ± 2.8 ng/ g in farmed seabass. Significant differences were found between the mean PAHs concentrations of the four groups.