The effects of level of dietary protein on the milk production and rumen physiology of dairy cows fed a diet based on a tropical grass hay

zFour rumen-fistulated, multiparous Holstein-Friesian cows in early lactation were offered mixed diets based on rhodes grass hay (Chloris gayana) cv. Callide containing 13, 14, 15 or 16% crude protein (CP) on a dry matter basis, in a 4 x 4 latin square design. The estimated undegradable protein concentration in these diets was similar with rumen degradable protein concentration varying. Cows fed a diet containing 13% CP had lower (P = 0.07) milk yields than cows in other treatments (20.4 vs 21.9, 22.0 and 22.2 L/d for 13, 14, 15 and 16% CP, respectively). A positive linear relationship was found (P = 0.06) between organic matter intake and dietary CP%. There were negative linear relationships between dietary CP% and digestibilities of dry matter (P = 0.09), organic matter (P = 0.06) and neutral detergent fibre (P = 0.02). Feeding a diet containing 13% CP resulted in significantly lower (P = 0.001) molar proportions (%) of rumen valerate in comparison with other treatments. The molar proportions of isovalerate differed (P = 0.001) between treatments (0.66, 0.78, 0.89 and 1.04%) for 13, 14, 15 and 16% CP, respectively). Dietary protein level had no effect on rates of passage, in situ digestion of rhodes grass hay or ratios of allantoin: creatinine in urine. These data showed that increasing the dietary CP concentration of lactating cows fed diets based on rhodes grass hay increased intakes and not significantly improved at dietary CP concentrations above 14% DM.

ClC-5 chloride channel and kidney stones : what is the link?

Nephrolithiasis is one of the most common diseases in the Western world. The disease manifests itself with intensive pain, sporadic infections, and, sometimes, renal failure. The symptoms are due to the appearance of urinary stones (calculi) which are formed mainly by calcium salts. These calcium salts precipitate in the renal papillae and/or within the collecting ducts. Inherited forms of nephrolithiasis related to chromosome X (X-linked hypercalciuric nephrolithiasis or XLN) have been recently described. Hypercalciuria, nephrocalcinosis, and male predominance are the major characteristics of these diseases. The gene responsible for the XLN forms of kidney stones was cloned and characterized as a chloride channel called ClC-5. The ClC-5 chloride channel belongs to a superfamily of voltage-gated chloride channels, whose physiological roles are not completely understood. The objective of the present review is to identify recent advances in the molecular pathology of nephrolithiasis, with emphasis on XLN. We also try to establish a link between a chloride channel like ClC-5, hypercalciuria, failure in urine acidification and protein endocytosis, which could explain the symptoms exhibited by XLN patients.

Neutron activation analysis of wheat samples

The deficiency of essential micronutrients and excess of toxic metals in cereals, an important food items for human nutrition, can cause public health risk. Therefore, before their consumption and adoption of soil supplementation, concentrations of essential micronutrients and metals in cereals should be monitored. This study collected soil and two varieties of wheat samples–Triticum aestivum L. (Jordão/bread wheat), and Triticum durum L. (Marialva/durum wheat) from Elvas area, Portugal and analyzed concentrations of As, Cr, Co, Fe, K, Na, Rb and Zn using Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) to focus on the risk of adverse public health issues. The low variability and moderate concentrations of metals in soils indicated a lower significant effect of environmental input on metal concentrations in agricultural soils. The Cr and Fe concentrations in soils that ranged from 93–117 and 26,400–31,300 mg/kg, respectively, were relatively high, but Zn concentration was very low (below detection limit <22 mg/kg) indicating that soils should be supplemented with Zn during cultivation. The concentrations of metals in roots and straw of both varieties of wheat decreased in the order of K>Fe>Na>Zn>Cr>Rb>As>Co. Concentrations of As, Co and Cr in root, straw and spike of both varieties were higher than the permissible limits with exception of a few samples. The concentrations of Zn in root, straw and spike were relatively low (4–30 mg/kg) indicating the deficiency of an essential micronutrient Zn in wheat cultivated in Portugal. The elemental transfer from soil to plant decreases with increasing growth of the plant. The concentrations of various metals in different parts of wheat followed the order: Root>Straw>Spike. A few root, straw and spike samples showed enrichment of metals, but the majority of the samples showed no enrichment. Potassium is enriched in all samples of root, straw and spike for both varieties of wheat. Relatively to the seed used for cultivation, Jordão presented higher transfer coefficients than Marialva, in particular for Co, Fe, and Na. The Jordão and Marialva cultivars accumulated not statistically significant different concentrations of different metals. The advantages of using INAA are the multielementality, low detection limits and use of solid samples (no need of digestion).

Validação de metodologia analítica para determinação de oxalato na urina

A validação metodológica permite evidenciar se os resultados obtidos por um método são confiáveis, tornando-se um elemento essencial na qualidade. Neste estudo, cujo objectivo é validar a metodologia enzimática para determinação de oxalato na urina, incluíram-se 30 amostras de urina de 24horas, pré-tratadas e estudadas em dois auto-analisadores. Os valores dos limites de detecção e quantificação foram 0,98 e 0,79 mg/L, respectivamente. Para a exactidão obteve-se p=0,713. Na precisão intermédia entre corridas não existem diferenças estatisticamente significativas, em oposição às repetições. Para a linearidade obteve-se r=1 e a sensibilidade foi 0,6%. Conclui-se que o método se mostrou exacto e linear.

Análise de metais em infusões de chás e ervas aromáticas por espectrofotometria de absorção atómica de alta resolução com fonte contínua

Actualmente tem-se verificado um grande aumento na procura e a utilização de produtos naturais contendo extractos de algas, com fins medicinais, sendo cada vez maior a diversidade de oferta desses produtos, vendidos em ervanária e afins. A bibliografia tem mostrado que as algas têm capacidade de acumulação de metais pesados. As algas, sendo organismos aquáticos, estão sujeitas a contaminações dos locais (não identificados) de onde provêm. O controlo e fiscalização para estes produtos é praticamente inexistente. O objectivo deste projecto foi o desenvolvimento de metodologias analíticas com vista à quantificação de metais em infusões de chás e ervas aromáticas. Foram analisadas 9 amostras: uma de chá verde, uma de chá preto, uma infusão de lima, uma de camomila, uma mistura de chá com ervas e quatro misturas contendo algas. A espectrofotometria de absorção atómica é o método de referência para a análise de metais. Neste trabalho foi utilizado um espectrofotómetro de absorção atómica com fonte de radiação contínua e monocromador de alta resolução. Sendo esta uma tecnologia inovadora foi necessário desenvolver metodologias para os métodos de análise. A atomização em chama foi a técnica utilizada para a quantificação do cálcio, potássio, magnésio, manganês e sódio. A atomização electrotérmica foi usada para o cádmio, cobalto, crómio, cobre, níquel e chumbo. Tendo em conta os limites legislados (Decreto-Lei Nº306/2007 de 27 de Agosto) obtiveram-se teores preocupantes para o níquel (iguais ou superiores ao limite legislado) em todas as amostras analisadas e para o manganês em duas das amostras (chá verde e chá preto). Todas as amostras contendo algas apresentaram teores de Ca, Mg e Na superiores aos das restantes. Para os restantes elementos não foi possível relacionar as concentrações com a composição das infusões, em particular a presença de algas.

Efeito de metais pesados na alga Pseudokirchneriella subcapitata

O impacto dos metais pesados em ambientes aquáticos, incluindo águas residuais, é vulgarmente determinado através de testes de toxicidade. A microalga Pseudokirchneriella subcapitata é usada nos métodos de toxicidade recomendados por organismos Internacionais como a EPA (Environmental Protection Agency) e a OCDE (Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico). O presente trabalho teve como objectivo avaliar o impacto do cádmio e do zinco no crescimento, na autofluorescência e na actividade metabólica da alga P. subcapitata. Para tal, a alga, em fase exponencial de crescimento, foi inoculada no meio de cultura contendo Cd (150, 500 ou 700 nmol/l) ou Zn (300, 1800 ou 6000 nmol/l). A concentração mais baixa de Cd e Zn não provocou qualquer efeito inibitório. Para uma concentração intermédia de Cd e Zn, observou-se uma redução do crescimento, ao fim de 72 h, de 63 e 50 %, respectivamente. No caso da concentração mais elevada de Cd e de Zn, observou-se uma redução do crescimento, ao fim de 72 h, de 83 e 97 %, respectivamente. A perda de autofluorescência da alga, devido à presença de Cd e de Zn, seguiu um padrão similar ao efeito sobre o crescimento. Resultados preliminares mostraram que a exposição das células de P. subcapitata a 700 nmol/ de Cd, durante 1h, induziu uma inibição da actividade esterásica de 52 %, enquanto que a incubação com 6000 nmol/l de Zn, durante 6 h, provocou uma redução da actividade esterásica de ~ 50 %. Em conclusão, os resultados obtidos mostram que o Cd é mais tóxico que o Zn para a alga P. subcapitata. A perda de autofluorescência, devido à exposição aos metais pesados em estudo, ocorreu segundo um padrão similar ao efeito inibitório sobre o crescimento. O Cd e Zn provocaram uma rápida perda (no espaço de 6 h) da actividade esterásica. Estes resultados sugerem que a avaliação da actividade esterásica da alga P. subcapitata poderá constituir um indicador sensível na avaliação da toxicidade.

Deteção eletroquímica da norfloxacina e trimetoprim em amostras de urina utilizando polímero molecularmente impresso modificado e grafeno

A norfloxacina e o trimetoprim são dois antibióticos antibacterianos usados para o tratamento de infeções urinárias, intestinais e respiratórias. A maioria dos fármacos exige uma dosagem que garanta os níveis de segurança e eficácia de atuação. A necessidade de dosear os medicamentos e os seus metabolitos é assim um controlo imperioso e em muitos casos regular no tratamento de um paciente. Neste trabalho desenvolveram-se dois sensores eletroquímicos para a deteção da norfloxacina (NFX) e do trimetoprim (TMP), usando como superfície de suporte o carbono vítreo. A busca de novos materiais que conferiram maior seletividade e sensibilidade aos sistemas de deteção e por outro lado apresentem menores riscos para o paciente quando usados em dispositivos que permitam uma análise point-of-care, é especialmente importante e pode ser uma parte crucial do processo de decisão clínica. Assim, os polímeros molecularmente impresos enquadram-se nesse perfil e o seu uso tem vindo a ser cada vez mais avaliado. A impressão molecular é uma tecnologia capaz de produzir polímeros que incorporam as moléculas do analito e que após remoção por solventes específicos, permitem dotá-los de locais específicos de reconhecimento estereoquímico. A seleção do pirrol como polímero molecularmente impresso (MIP) permitiu construir com sucesso os sensores para doseamento dos antibióticos. A fim de aumentar a sensibilidade do método incorporou-se grafeno na superfície do elétrodo. Este material tem vindo a ser largamente utilizado devido às suas propriedades: estrutura molecular, condutividade elétrica e aumento da superfície são algumas das características que mais despertam o interesse para a sua aplicação neste projeto. Os sensores desenvolvidos foram incorporados em sistemas eletroquímicos. Os métodos voltamétricos aplicados foram a voltametria cíclica, a voltametria de onda quadrada e ainda a impedância. As condições de análise foram otimizadas no que respeita à polimerização do pirrol (concentração do polímero, número de ciclos de eletropolimerização e respetivos potenciais aplicados, tempo de incubação, solvente de remoção do analito), ao pH da solução do fármaco, à gama de concentrações dos antibióticos e aos parâmetros voltamétricos dos métodos de análise. Para cada um dos antibióticos um elétrodo não-impresso foi também preparado, usando o procedimento de polimerização mas sem a presença da molécula do analito, e foi usado como controlo. O sensor desenvolvido para o trimetoprim foi usado no doseamento do fármaco em amostras de urina. As amostras foram analisadas sem qualquer diluição, apenas foram centrifugadas para remoção de proteínas e algum interferente. Os sensores construídos apresentaram comportamento linear na gama de concentrações entre 102 e 107 mol/L. Os resultados mostram boa precisão (desvios padrão inferiores a 11%) e os limites de deteção foram de 8,317 e 1,307 mol/L para a norfloxacina e o trimetoprim, respetivamente. Para validação do método foram ainda efetuados ensaios de recuperação tendo obtido valores superiores a 94%.

Validação do método de deteção de eritropoietina recombinante humana em urina humana por focalização isoelétrica

A eritropoietina (EPO) é uma substância que estimula a produção de eritrócitos, aumentando a oxigenação muscular, sendo segregada de forma natural pelo organismo e excretada na urina em baixas concentrações. Devido às suas propriedades e características, a EPO foi rapidamente introduzida no mundo do desporto, como substância ilícita, proporcionando vantagens no rendimento desportivo. No início de 2000 foi desenvolvido um método de deteção direta de EPO Recombinante (rHuEPO) em urina humana por Lasne, baseado na focalização isoelétrica (IEF) em gel de poliacrilamida, seguido de duplo blote, tendo este sido publicado e validado. Em 2002, a Agência Mundial Antidopagem (AMA) implementou este mesmo método, sendo atualmente um dos métodos oficiais utilizado pelos laboratórios acreditados pela AMA. Desta forma, o ponto de partida para a realização deste trabalho consistiu na necessidade de implementar e validar o método de referência de IEF para a deteção de rHuEPO em urina humana. O trabalho foi realizado no Laboratório de Análises e Dopagem (LAD) do Instituto do Desporto de Portugal (IDP), atual Instituto Português do Desporto e Juventude (IPDJ). O principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo/investigação de diferentes parâmetros de validação (especificidade/seletividade; capacidade de identificação; limite de deteção; exatidão e repetibilidade), de acordo com o protocolado no Procedimento Geral interno do Laboratório de Análises de Dopagem de Lisboa (LAD). O referido método de triagem e confirmação revelou possuir características de desempenho conformes com os requisitos aplicáveis, pelo que é considerado validado e apto.

Freshwater arsenic detoxification through selenium-enriched food supplements. A proteomic approach

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de doutor em Bioquímica pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Sensor electroquímico seletivo para a Norfloxacina

A Norfloxacina (NFX) é um antibiótico antibacteriano indicado para combater bactérias Gram-negativas e amplamente utilizado para o tratamento de infeções no trato respiratório e urinário. Com a necessidade de realizar estudos clínicos e farmacológicos esenvolveram-se métodos de análise rápida e sensitiva para a determinação da Norfloxacina. Neste trabalho foi desenvolvido um novo sensor eletroquímico sensível e seletivo para a deteção da NFX. O sensor foi construído a partir de modificações efetuadas num elétrodo de carbono vítreo. Inicialmente o elétrodo foi modificado com a deposição de uma suspensão de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) de modo a aumentar a sensibilidade de resposta analítica. De seguida um filme polímerico molecularmente impresso (MIP) foi preparado por eletrodeposição, a partir de uma solução contendo pirrol (monómero funcional) e NFX (template). Um elétrodo de controlo não impresso foi também preparado (NIP). Estudouse e caraterizou-se a resposta eletroquímica do sensor para a oxidação da NFX por voltametria de onda quadrada. Foram optimizados diversos parâmetros experimentais, tais como, condições ótimas de polimerização, condições de incubação e condições de extração. O sensor apresenta um comportamento linear entre a intensidade da corrente do pico e o logaritmo da concentração de NFX na gama entre 0,1 e 8μM. Os resultados obtidos apresentam boa precisão, com repetibilidade inferior a 6% e reprodutibilidade inferior a 9%. Foi calculado a partir da curva de calibração um limite de deteção de 0,2 μM O método desenvolvido é seletivo, rápido e de fácil manuseamento. O sensor molecularmente impresso foi aplicado com sucesso na deteção da NFX em amostras de urina real e água.

Desenvolvimento de Anticorpos Plásticos para um Biomarcador do Cancro

O trabalho descrito compreende o desenvolvimento de um anticorpo plástico (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) para o antigénio carcinoembrionário (CEA, do inglês Carcinoembriogenic Antigen) e a sua aplicação na construção de dispositivos portáteis, de tamanho reduzido e de baixo custo, tendo em vista a monitorização deste biomarcador do cancro do colo-retal em contexto Point-of-Care (POC). O anticorpo plástico foi obtido por tecnologia de impressão molecular orientada, baseada em eletropolimerização sobre uma superfície condutora de vidro recoberto por FTO. De uma forma geral, o processo foi iniciado pela electropolimerização de anilina sobre o vidro, seguindo-se a ligação por adsorção do biomarcador (CEA) ao filme de polianilina, com ou sem monómeros carregados positivamente (Cloreto de vinilbenziltrimetilamónio, VB). A última fase consistiu na electropolimerização de o-fenilenodiamina (oPD) sobre a superfície, seguindo-se a remoção da proteína por clivagem de ligações peptídicas, com o auxílio de tripsina. A eficiência da impressão do biomarcador CEA no material polimérico foi controlada pela preparação de um material análogo, NIP (do inglês, Non-Imprinted Polymer), no qual nem a proteína nem o monómero VB estavam presentes. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente por técnicas de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e microscopia confocal de Raman. Os materiais sensores preparados foram entretanto incluídos em membranas poliméricas de Poli(cloreto de vinilo) (PVC) plastificado, para construção de sensores (biomiméticos) seletivos a CEA, tendo-se avaliado a resposta analítica em diferentes meios. Obteve-se uma boa resposta potenciométrica em solução tampão de Ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-etanosulfónico (HEPES), a pH 4,4, com uma membrana seletiva baseada em MIP preparada com o monómero carregado VB. O limite de deteção foi menor do que 42 pg/mL, observando-se um comportamento linear (versus o logaritmo da concentração) até 625 pg/mL, com um declive aniónico igual a -61,9 mV/década e r2>0,9974. O comportamento analítico dos sensores biomiméticos foi ainda avaliado em urina, tendo em vista a sua aplicação na análise de CEA em urina. Neste caso, o limite de deteção foi menor do que 38 pg/mL, para uma resposta linear até 625 pg/mL, com um declive de -38,4 mV/década e r2> 0,991. De uma forma geral, a aplicação experimental dos sensores biomiméticos evidenciou respostas exatas, sugerindo que os biossensores desenvolvidos prossigam estudos adicionais tendo em vista a sua aplicação em amostras de indivíduos doentes.

Avaliação do papel da glutationa e do vacúolo como mecanismos de defesa contra a toxicidade induzida pelo chumbo na levedura Saccharomyces cerevisiae

A presença de metais pesados no meio ambiente deve-se, principalmente, a actividades antropogénicas. Ao contrário do Cu e do Zn, que em baixas concentrações são essenciais para o normal funcionamento celular, não se conhece para o chumbo nenhuma função biológica. O chumbo apresenta efeitos tóxicos, e considerado possível agente carcinogéneo, sendo classificado como poluente prioritário pela Agencia de Protecção Ambiental dos EUA (US-EPA). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o papel da glutationa e do vacúolo, como mecanismos de defesa, contra os efeitos tóxicos induzidos pelo chumbo, usando como modelo a levedura Saccharomyces cerevisiae. A levedura S. cerevisiae quando exposta a varias concentrações de chumbo, durante 3h, perde a viabilidade e acumula espécies reativas de oxigénio (ROS). O estudo comparativo da perda de viabilidade e acumulação de ROS em células de uma estirpe selvagem (WT) e de estirpes mutantes, incapazes de produzir glutationa devido a uma deficiência no gene GSH1 (gsh1) ou GSH2 (gsh2) mostrou que as estirpes gsh1 ou(gsh2 não apresentavam um aumento da sensibilidade ao efeito toxico do chumbo. No entanto, o tratamento de células da estirpe WT com iodoacetamida (um agente alquilante que induz a depleção de glutationa) aumentou a sensibilidade das células a presença de chumbo. Pelo contrário, o enriquecimento em GSH, através da incubação de células WT com glucose e uma mistura de aminoácidos que constituem a GSH (acido L-glutâmico, L-cisteína e glicina), reduziu o stress oxidativo e a perda de viabilidade induzida por chumbo. A importância do vacúolo, como mecanismo de defesa, foi avaliada através da utilização de um mutante sem qualquer estrutura vacuolar (vps16) ou de mutantes deficientes na subunidade catalítica A (vma1) ou B (vma2) ou no proteolítico - subunidade C (vma3) da V-ATPase. As células da estirpe ƒ´vps16 apresentaram uma elevada suscetibilidade a presença de chumbo. As células das estirpes deficientes na subunidade A, B ou c da V-ATPase, apresentaram uma maior perda de viabilidade, quando expostas a chumbo, do que as células da estirpe WT, mas menor do que a da estirpe vps16 Em conclusão, os resultados obtidos, no seu conjunto, sugerem que a glutationa esta envolvida na defesa contra a toxicidade provocada por chumbo; todavia, a glutationa, por si só, parece não ser suficiente para suster o stress oxidativo e a perda de viabilidade induzida por chumbo. O vacúolo parece constituir um importante mecanismo de defesa contra a toxicidade provocada por chumbo. A V-ATPase parece estar envolvida na compartimentação de chumbo no vacúolo.

A molecularly imprinted sensor for sensitive detection of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) oxidative stress biomarker

6th Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting

Carnitine tailored Sensors on Surface Molecular Imprinting based on Graphene layers

III Jornadas de Electroquímica e Inovação (Electroquímica e Nanomateriais), na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, 16 a 17 de Setembro de 2013

Host-Tailored Sensors for Carnitine Potentiometric Measurements based on Surface Molecular Imprinting

Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting 2013, na Queen’s University, Belfast, United Kingdom, 15 a 17 de Agosto de 2013