Iron Metabolism: From Health to Disease

Background Iron is vital for almost all living organisms by participating in a wide range of metabolic processes. However, iron concentration in body tissues must be tightly regulated since excessive iron may lead to microbial infections or cause tissue damage. Disorders of iron metabolism are among the most common human diseases and cover several conditions with varied clinical manifestations. Methods An extensive literature review on the basic aspects of iron metabolism was performed, and the most recent findings on this field were highlighted as well. Results New insights on iron metabolism have shed light into its real complexity, and its role in both healthy and pathological states has been recognized. Important discoveries about the iron regulatory machine and imbalances in its regulation have been made, which may lead in a near future to the development of new therapeutic strategies against iron disorders. Besides, the toxicity of free iron and its association with several pathologies has been addressed, although it requires further investigations. Conclusion This review will provide students in the fields of biochemistry and health sciences a brief and clear overview of iron physiology and toxicity, as well as imbalances in the iron homeostasis and associated pathological conditions.

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.

Predictivity Strength of the Spatial Variability of Phenanthrene Sorption Across Two Sandy Loam Fields

Sorption is commonly agreed to be the major process underlying the transport and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils. However, there is still a scarcity of studies focusing on spatial variability at the field scale in particular. In order to investigate the variation in the field of phenanthrene sorption, bulk topsoil samples were taken in a 15 × 15-m grid from the plough layer in two sandy loam fields with different texture and organic carbon (OC) contents (140 samples in total). Batch experiments were performed using the adsorption method. Values for the partition coefficient K d (L kg−1) and the organic carbon partition coefficient K OC (L kg−1) agreed with the most frequently used models for PAH partitioning, as OC revealed a higher affinity for sorption. More complex models using different OC compartments, such as non-complexed organic carbon (NCOC) and complexed organic carbon (COC) separately, performed better than single K OC models, particularly for a subset including samples with Dexter n < 10 and OC <0.04 kg kg−1. The selected threshold revealed that K OC-based models proved to be applicable for more organic fields, while two-component models proved to be more accurate for the prediction of K d and retardation factor (R) for less organic soils. Moreover, OC did not fully reflect the changes in phenanthrene retardation in the field with lower OC content (Faardrup). Bulk density and available water content influenced the phenanthrene transport mechanism phenomenon.

Metodologias no Controlo de Compactação em Aterros

O presente trabalho pretende abordar aspectos relacionados com o controlo de compactação em aterros, com base na avaliação de parâmetros “in situ”, tais como: pesos volúmicos, teores em água, graus de compactação e módulos de deformabilidade. Recorrendo aos métodos correntes no controlo de compactação, como o ensaio de carga em placa, gamadensímetro, garrafa e ao ensaio de deflectómetro de impacto portátil. Visa-se comparar os resultados obtidos, nas diferentes condições, de modo a possibilitar alcançar correlações entre os ensaios, bem como determinar aqueles que apresentam maior grau de confiança técnico e vantagens operacionais e económicas. De modo a garantir os índices de qualidade da obra é necessário fazer cumprir os critérios exigidos pelo caderno de encargos, nomeadamente nos parâmetros de avaliação do controlo de compactação, para que estas satisfaçam o seu estado funcional e estrutural. Neste tipo de obras os cadernos de encargos de referência em Portugal são os das Estradas de Portigal (EP) e da Brisa, Auto-estradas de Portugal (Brisa), os quais se baseiam em recomendações de classificações de solos. No contexto experimental, foram efectuados dois estudos com condições e materiais diferentes, em obras pertencentes à empresa Mota-Engil Engenharia e Construções, S.A. Nas campanhas de ensaios foram realizados ensaios “in situ” na obra da Subconcessão do Douro Interior – Lote 6 – IC5 – Troço Murça/ Nó de Pombal nas camadas de sub-base e base num agregado de granulometria extensa, e na obra de modernização do troço ferroviário Bombel e Vidigal a Évora, em solos.

Exposição profissional ao chumbo : análise da indução de efeitos genotóxicos

RESUMO - A exposição contínua a substâncias químicas tem consequências para a saúde humana, algumas das quais não estão ainda totalmente estabelecidas. A toxicologia ocupacional é uma área interdisciplinar que envolve conhecimentos de higiene e de medicina ocupacional, de epidemiologia e de toxicologia e que tem por principal objectivo prevenir a ocorrência de efeitos adversos decorrentes do ambiente ocupacional sendo um dos seus principais papéis fornecer o máximo de dados que possam contribuir para o conhecimento dos potenciais efeitos na saúde. O chumbo é um tóxico de características cumulativas que provoca na saúde efeitos principalmente sistémicos, ou seja, o efeito tóxico manifesta-se em locais afastados do contacto inicial que resultam essencialmente de exposições crónicas, resultantes de períodos de exposição mais ou menos longos ao metal (entre meses e anos). Pode interagir com diferentes órgãos e tecidos, ligando-se a moléculas e constituintes celulares. Uma vez que não possui qualquer função fisiológica, a presença do chumbo no organismo humano resulta numa série de efeitos prejudiciais que afectam diversos órgãos e sistemas. A toxicidade do chumbo manifesta-se em diversos órgãos e tecidos, nomeadamente no sistema hematopoiético, no sistema nervoso, no rim, no aparelho reprodutor, no sistema cardiovascular, no sistema endócrino e no sistema imunitário. Da interferência do chumbo com o funcionamento de alguns sistemas biológicos resultam um conjunto de alterações fundamentais ao nível dos processos de transporte através das membranas, da integridade estrutural e funcional das enzimas e de várias vias metabólicas, em especial da fosforilação oxidativa e da síntese do heme sendo os primeiros efeitos bioquímicos do chumbo detectados a partir de valores de plumbémia inferiores a 10 μg/dL. As medidas de higiene e segurança actualmente em vigor nos países desenvolvidos asseguram que os casos de intoxicação grave são cada vez menos frequentes. No entanto, o risco de exposição a nível ocupacional existe em todas as actividades que envolvem materiais que o contenham como as explorações mineiras, as fundições primária e secundária, a produção de baterias de chumbo ácido, a produção de vidro com pigmentos de chumbo, as soldaduras de reparação automóvel e a instrução de tiro. Desde 2006 o chumbo é considerado pela International Agency for Research on Cancer (IARC) uma substância carcinogénica do grupo 2A (provável carcinogénio para o ser humano). Considera-se, assim, que o chumbo tem, inequivocamente, capacidade de induzir cancro em animais experimentais mas que, embora haja fortes indícios de que os mecanismos que medeiam a carcinogénese desses compostos ocorrem no ser humano, os dados disponíveis ainda não podem assegurar essa relação. Com este estudo pretendeu-se contribuir para o conhecimento da toxicidade do chumbo através do estudo da exposição ao chumbo e da influência da susceptibilidade individual (em industrias sem co-exposição significativa a outros agentes conhecidos ou suspeitos de serem carcinogénicos). Pretendeu-se estudar o caso através de uma abordagem múltipla que permitisse relacionar diferentes tipos de marcadores biológicos uma vez que a monitorização biológica integra todas as possíveis vias de entrada no organismo (para além da via respiratória), eventuais exposições fora do contexto estritamente profissional assim como uma série de factores intrínsecos individuais (relacionados com modos de via, de natureza fisiológica e comportamentais). Sendo a co-exposição a outros compostos com propriedades genotóxicas e carcinogénicas uma questão difícil de tornear quando se quer avaliar o potencial genotóxico do chumbo em populações expostas, ocupacional ou ambientalmente este estudo tem a vantagem de ter sido efectuado em populações sem co-exposição conhecida a outras substâncias deste tipo, permitindo concluir sobre os efeitos resultantes apenas da exposição a chumbo na população humana, contribuindo para explicar algumas das aparentes inconsistências e contradições entre diferentes estudos sobre este tema. Os indicadores de exposição usados foram: indicadores de dose interna (doseamento de chumbo e de PPZ no sangue), indicadores de efeitos adversos no heme e genotóxicos (actividade da ALAD, teste do cometa e mutação em TCR) e indicadores de susceptibilidade (polimorfismos genéticos de ALAD e VDR) através de uma abordagem estatística de comparação directa de sub-grupos previamente definidos na população e da aplicação de um modelo de regressão múltipla. Este estudo revelou que os níveis de plumbémia na população portuguesa baixaram significativamente nos últimos 10 anos, tanto na população ocupacionalmente exposta como na população em geral e que a presença do genótipo B-B (do gene VDR) é preditiva das variações de plumbémia, quando comparada com o genótipo mais frequente na população, B-b; ao contrário, o genótipo b-b não aparenta ter influência em nenhum dos marcadores estudados. No que diz respeito a efeitos genotóxicos concluiu-se que estes não se manifestaram na população estudada, levando a concluir que nos níveis de exposição estudados, o chumbo não tem capacidade de induzir este tipo de efeitos per si levando ao reforço da hipótese, já levantada por outros autores, de que o mecanismo de genotoxicidade do chumbo seja essencialmente de promoção de processos de genotoxicidade desencadeados por outros agentes. A realização de estudos de efeitos genotóxicos e de stress oxidativo desenhados de forma a comparar grupos de trabalhadores expostos apenas a chumbo com grupos de trabalhadores com o mesmo nível de exposição a chumbo, mas com co-exposição a outros agentes reconhecidamente carcinogénicos poderá ajudar a aumentar o conhecimento deste efeito do chumbo na saúde humana.

Evolution of coauthorship networks: worldwide scientific production on leishmaniasis

Introduction Collaboration is one of the defining features of contemporary scientific research, and it is particularly important with regard to neglected diseases that primarily affect developing countries. Methods The present study has identified publications on leishmaniasis in the Medline database from 1945 to 2010, analyzing them according to bibliometric indicators and statistics from social network analysis. Examining aspects such as scientific production, diachronic evolution, and collaboration and configuration of the research groups in the field, we have considered the different types of Leishmania studied and the institutional affiliation and nationality of the authors. Results Seven-hundred and thirty-five authors participate in 154 prominent research clusters or groups. Although the most predominant and consolidated collaborations are characterized by members from the same country studying the same type of Leishmania, there are also notable links between authors from different countries or who study different clinical strains of the disease. Brazil took the lead in this research, with numerous Brazilian researchers heading different clusters in the center of the collaboration network. Investigators from the USA, India, and European countries, such as France, Spain, the United Kingdom, and Italy, also stand out within the network. Conclusions Research should be fostered in countries such as Bangladesh, Nepal, Sudan, and Ethiopia, where there is a high prevalence of different forms of the disease but limited research development with reference authors integrated into the collaboration networks.

Determinação da protoporfirina-zinco por hematofluorímetro portátil : investigação sobre validade dos dados

RESUMO - A determinação da protoporfirina-zinco (PPZ) por meio de um hematofluorímetro portátil vem sendo descrita como apreciável contributo no contexto da vigilância de saúde de trabalhadores expostos a chumbo. Num estudo abrangendo 178 indivíduos (cerca de 60% dos quais referenciados como profissionalmente expostos àquele metal) foi testado o método e a técnica propostos e estudada a validade dos resultados assim obtidos. Concluiu-se que a determinação da PPZ em sangue colhido por punção capilar, por meio de hematofluorímetro portátil, oferece resultados fiáveis, permitindo, deste modo, o recurso a esta técnica de fácil execução e baixo custo.

Electrokinetic treatment of environmental matrices. Contaminants removal and phosphorus recovery

There is a need to develop viable techniques for removal and recovery organic and inorganic compounds from environmental matrices, due to their ecotoxicity, regulatory obligations or potential supplies as secondary materials. In this dissertation, electro –removal and –recovery techniques were applied to five different contaminated environmental matrices aiming phosphorus (P) recovery and/or contaminants removal. In a first phase, the electrokinetic process (EK) was carried out in soils for (i) metalloids and (ii) organic contaminants (OCs) removal. In the case of As and Sb mine contaminated soil, the EK process was additionally coupled with phytotechnologies. In a second phase, the electrodialytic process (ED) was applied to wastes aiming P recovery and simultaneous removal of (iii) toxins from membrane concentrate, (iv) heavy metals from sewage sludge ash (SSA), and (v) OCs from sewage sludge (SS). EK enhanced phytoremediation showed to be viable for the remediation of soils contaminated with metalloids, as although remediation was low, it combines advantages of both technologies while allowing site management. EK also proved to be an effective remediation technology for the removal and degradation of emerging OCs from two types of soil. Aiming P recovery and contaminants removal, different ED cell set-ups were tested. For the membrane concentrates, the best P recovery was achieved in a three compartment (3c) cell, but the highest toxin removal was obtained in a two compartment (2c) cell, placing the matrix in the cathode end. In the case of SSA the best approach for simultaneous P recovery and heavy metals removal was to use a 2c-cell placing the matrix in the anode end. However, for simultaneous P recovery and OCs removal, SS should be placed in the cathode end, in a 2c-cell. Overall, the data support that the selection of the cell design should be done case-by-case.

Efeitos do enxofre e do boro e da inoculação em alfafa (Medicago sativa L.)

This paper deals with the results of a pot and plot experiment which was carried out to determine the influence of sulphur and boron and the effect seed inoculation with Rhizobium meliloti in the yield of alfafa. Sulphur was applied as flower of sulphur at the rates of 1,000 and 2,000 kg por hectare; boron was employed in the proportion of 15 kg of borax per hectare; both sulphur and boron were distributed broadcast before planting; the experimental design chosen for the field trial was a latin square of 6 x 6 with the following treatments: Number Treatment 1 Control 2 One dosis S + inoculation 3 Two dosis S +inoculation 4 One dosis S + B + inoculation 5 B + inoculation 6 inoculation The crop supplied four cuttings in an eleven months period. The pot experiment nearly confirmed the plot one. The following conclusions can be drawn: 1. The classification of treatments in a decrescent order was: l.o - two doses S + inoculation; 2.o - one dosis S +inoculation, S + B + inoculation, and B + inoculation (these treatmente were not statistically different); 3.o - control; 4.o - inoculation; 2 The vield due to the treatment two dosis S + inoculation was 22 per cent higher than the control one, a fact that suggests that the S supply in the soil studied ("terra roxa misturada") is not sufficient for the total requirements of alfafa; 3. From an economical point of view the best treatment was: one dosis B + inoculation which permits a net gain of Cr$ 12.527,30 per hectare per year; 4. Based on the mentioned results we recommend in soils of same type the following fertilization for alfafa. 5 tons limestone/hectare 300 kg serranafosfato and 600 kg hiperfosfato/ha 300 kg muriate of potash/ha 15 kg borax/ha and a medium organic manuring if the soil is very poor in organic matter.

O método potenciométrico na determinação do H+ trocável em solos

For the determination of exchangeable hydrogen ion in soils, the authors of the presente work made the extraction with normal calcium acetate solution that may have an initial pH between 7 and 8 without altering the amount of hydrogen ion extracted. The extraction was made by shaking 5,0 grams of air dry soil with 100 ml of normal calcium acetate solution, the pH of wich was ascertained to 7,0, 7,5 and 8,0 with acetic acid, in 250 mil conical flasks for 30 minutes in a Wagner shaker (30-40 rpm). The contents of the flasks were then, filtered. A 50 ml aliquot of each of the leachate was titrated with a 0,020 N NaOH solution and the volumes consumed sodium hydroxide were ploted against pH. The titration curves thus obtained showed to be straight lines between pH 8 and 9 and parallel to the curve obtained by the titration of the blank. Two ways of locating the end point of the titration showed to be possible: the use of a pHmeter or titrimeter or the use of phenolphtalein as indicator. When using a pH meter or a titrimeter, the end point may rest in any point between pH 8 and 9, and the volume of sodium hydroxide consumed is found by comparison with a similar curve obtained by the titration of the blank. When using phenolphtalein the calcium acetate solution must have a pH below 8.

Absorção de molibdênio pela cana de açúcar variedade Co 419, em função da idade

In this paper the authors describe the results obtained from the determination of molybdenum in sugar cane plant, grown in soils and climate prevailing in Piracicaba, State of São Paulo, Brazil. The molybdenum was determined in samples cut monthly from the 8th to 14th month, from an experiment consisting of 6 plots, 3 fertilized and 3 unfertilized. The fertilized treatment received 40 kg N (ammonium sulfate) 100 kg P2O3, (superphosphate) and 40 kg K2O (potassium chloride) per hectare, just before planting. Molybdenum was determined by thiocyanate-stannous chloride method, using carbon tetrachloride-butyl alcohol misture, for extrating the colored complex. The results obtained show a parallelism in the absorption of molybdenum by the plants of both treatments. The concentration of molybdenum in the stalks have a tendency to decrease, where as it kept more or less constant in leaves, with a exception in the 14° month when it rised probable because of a migration of molybdenum of the stalks to the leaves. The total amount molybdenum taken up was higher with the fertilized plot due its greater mass prodution.

Estudi de la desadsorció del pirè amb diferents surfactants en tres sòls artificials

Un dels problemes associats a la remeiació de contaminants hidròfobs és la seva poca disponibilitat. Es considera que un contaminant està disponible quan roman a la fase líquida del medi, ja sigui solubilitzat o en forma d’emulsió. Els surfactants són substàncies anfifíliques que promouen la transferència de compostos hidròfobs de la fase sòlida a la líquida. En aquest estudi s’escull el pirè com a representant dels hidrocarburs aromàtics policíclics i tres surfactants no iònics: un àmpliament citat a la bibliografia científica (Tween 80) i dos comercials (Gold Crew, BS-400). L’estudi es fa amb tres mescles d’argila i sorra amb diferents proporcions. La concentració micel·lar crítica (CMC) s’assoleix abans en sòls amb poc contingut en argila. L’eficiència dels surfactants està estretament relacionada amb la proporció d’argila i sorra. A concentracions molt per sobre de la CMC no s’observa una relació entre l’eficiència i la quantitat d’argila. El Tween 80 ha donat millors resultats que el Gold Crew i el BS-400, sense que aquest darrer no hagi presentat desadsorció de pirè.

Market-Based Instruments for ecosystem services: institutional innovation or renovation?

Recent years have seen widespread experimentation with market-based instruments (MBIs) for the provision of environmental goods and ecosystem services. However, little attention has been paid to their design or to the effects of the underlying pro-market narrative on environmental policy instruments. The purpose of this article is to analyze the emergence and dissemination of the term "market-based instruments" applied to the provision of environmental services and to assess to what extent the instruments associated are genuinely innovative. The recommendation to develop markets can lead in practice to a variety of institutional forms, as we show it based on the example of payments for environmental services (PES) and biodiversity offsets, two very different mechanisms that are both presented in the literature as MBIs. Our purpose is to highlight the gap between discourse and practice in connection with MBIs.

Prevención, seguimiento y evaluación de la descontaminación de percloroetileno en suelo y aguas subterráneas en un terreno industrial

La contaminación de suelos y aguas subterráneas es uno de los problemas ambientales más extendidos en gran parte de los terrenos industriales de Cataluña. En este proyecto se ha analizado el proceso de gestión de la contaminación: caracterización, remediación y seguimiento de la descontaminación en suelos y aguas subterráneas por un caso de afección por organoclorados (percloroetileno) y otros contaminantes (hidrocarburos, selenio y cromo) en un emplazamiento industrial situado en una zona agroforestal (superficie de 81.462 m2). A partir de la implantación en la empresa del sistema de gestión ISO 14.001 en 1.996, se abrieron diferentes proyectos de gestión para los posibles contaminantes. Por las mismas fechas, también se detectó una afección por selenio en aguas subterráneas, ajena a la empresa de estudio. Por el momento, el único contaminante que ha requerido de un proceso de descontaminación ha sido el percloroetileno. En suelos se emplea el método “soil vapor extraction” y en aguas subterráneas el método “airstripping”. Finalmente, se ha llevado a cabo una comparación de los costes reales derivados del proceso de descontaminación del percloroetileno en contra de los costes que se hubiesen derivado la implantación de medidas de prevención de la contaminación. El resultado de la valoración indica que la descontaminación de éste compuesto requiere de una inversión económica importante, unas 10 veces más elevada que los costes derivados de las medidas de prevención.

Executive Summary of Combating Malnutrition

A new BAPEN report, Combating Malnutrition: Recommendations for Action, is the culmination of work undertaken by a group of experts in malnutrition, led by BAPEN. Launched in Parliament on 10 February 2009, it sets out how the vast majority of those at risk of the condition are living in the community – and not in care homes and hospitals, where the focus of Government action has been to date. It also sets out how the disproportionate burden of malnutrition in deprived areas exacerbates health inequalities. The report puts forward 25 actions that the Government needs to lead in order to reduce both the cost of the condition to the taxpayer, and the number of those at risk.