The anticoagulant activation of antithrombin by heparin

Antithrombin, a plasma serpin, is relatively inactive as an inhibitor of the coagulation proteases until it binds to the heparan side chains that line the microvasculature. The binding specifically occurs to a core pentasaccharide present both in the heparans and in their therapeutic derivative heparin. The accompanying conformational change of antithrombin is revealed in a 2.9-Å structure of a dimer of latent and active antithrombins, each in complex with the high-affinity pentasaccharide. Inhibitory activation results from a shift in the main sheet of the molecule from a partially six-stranded to a five-stranded form, with extrusion of the reactive center loop to give a more exposed orientation. There is a tilting and elongation of helix D with the formation of a 2-turn helix P between the C and D helices. Concomitant conformational changes at the heparin binding site explain both the initial tight binding of antithrombin to the heparans and the subsequent release of the antithrombin–protease complex into the circulation. The pentasaccharide binds by hydrogen bonding of its sulfates and carboxylates to Arg-129 and Lys-125 in the D-helix, to Arg-46 and Arg-47 in the A-helix, to Lys-114 and Glu-113 in the P-helix, and to Lys-11 and Arg-13 in a cleft formed by the amino terminus. This clear definition of the binding site will provide a structural basis for developing heparin analogues that are more specific toward their intended target antithrombin and therefore less likely to exhibit side effects.

Stretch-activated single K+ channels account for whole-cell currents elicited by swelling

Functionally significant stretch-activated ion channels have been clearly identified in excitable cells. Although single-channel studies suggest their expression in other cell types, their activity in the whole-cell configuration has not been shown. This discrepancy makes their physiological significance doubtful and suggests that their mechanical activation is artifactual. Possible roles for these molecules in nonexcitable cells are acute cell-volume regulation and, in epithelial cells, the complex adjustment of ion fluxes across individual cell membranes when the rate of transepithelial transport changes. We report the results of experiments on isolated epithelial cells expressing in the basolateral membrane stretch-activated K+ channels demonstrable by the cell-attached patch-clamp technique. In these cells, reversible whole-cell currents were elicited by both isosmotic and hyposmotic cell swelling. Cation selectivity and block by inorganic agents were the same for single-channel and whole-cell currents, indicating that the same entity underlies single-channel and whole-cell currents and that the single-channel events are not artifactual. In these cells, when the rate of apical-membrane NaCl entry increases, the cell Na+ content and volume also increase, stimulating the Na+,K+-ATPase at the basolateral membrane, i.e., both Na+ extrusion and K+ uptake increase. We speculate that, under these conditions, the parallel activation of basolateral K+ channels (by the swelling) elevates conductive K+ loss, tending to maintain the cell K+ content constant (“pump-leak parallelism”). This study describes a physiologically relevant stretch-activated channel, at both the single-channel and whole-cell levels, in a nonneural cell type.

Alternative splicing of the rat sodium/bile acid transporter changes its cellular localization and transport properties

Bile secretion involves the structural and functional interplay of hepatocytes and cholangiocytes, the cells lining the intrahepatic bile ducts. Hepatocytes actively secrete bile acids into the canalicular space and cholangiocytes then transport bile acids in a vectorial manner across their apical and basolateral plasma membranes. The initial step in the transepithelial transport of bile acids across rat cholangiocytes is apical uptake by a Na+-dependent bile acid transporter (ASBT). To date, the molecular basis of the obligate efflux mechanism for extrusion of bile acids across the cholangiocyte basolateral membrane remains unknown. We have identified an exon-2 skipped, alternatively spliced form of ASBT, designated t-ASBT, expressed in rat cholangiocytes, ileum, and kidney. Alternative splicing causes a frameshift that produces a 154-aa protein. Antipeptide antibodies detected the ≈19 kDa t-ASBT polypeptide in rat cholangiocytes, ileum, and kidney. The t-ASBT was specifically localized to the basolateral domain of cholangiocytes. Transport studies in Xenopus oocytes revealed that t-ASBT can function as a bile acid efflux protein. Thus, alternative splicing changes the cellular targeting of ASBT, alters its functional properties, and provides a mechanism for rat cholangiocytes and other bile acid-transporting epithelia to extrude bile acids. Our work represents an example in which a single gene appears to encode via alternative splicing both uptake and obligate efflux carriers in a bile acid-transporting epithelial cell.

Cytosolic Na+ controls and epithelial Na+ channel via the Go guanine nucleotide-binding regulatory protein.

In tight Na+-absorbing epithelial cells, the fate of Na+ entry through amiloride-sensitive apical membrane Na+ channels is matched to basolateral Na+ extrusion so that cell Na+ concentration and volume remain steady. Control of this process by regulation of apical Na+ channels has been attributed to changes in cytosolic Ca2+ concentration or pH, secondary to changes in cytosolic Na+ concentration, although cytosolic Cl- seems also to be involved. Using mouse mandibular gland duct cells, we now demonstrate that increasing cytosolic Na+ concentration inhibits apical Na+ channels independent of changes in cytosolic Ca2+, pH, or Cl-, and the effect is blocked by GDP-beta-S, pertussis toxin, and antibodies against the alpha-subunits of guanine nucleotide-binding regulatory proteins (Go). In contrast, the inhibitory effect of cytosolic anions is blocked by antibodies to inhibitory guanine nucleotide-binding regulatory proteins (Gi1/Gi2. It thus appears that apical Na+ channels are regulated by Go and Gi proteins, the activities of which are controlled, respectively, by cytosolic Na+ and Cl-.

An ATP-dependent As(III)-glutathione transport system in membrane vesicles of Leishmania tarentolae.

Membrane preparations enriched in plasma membrane vesicles prepared from promastigotes of Leishmania tarentolae were shown to accumulate thiolate derivatives of 73As(III). Free arsenite was transported at a low rate, but rapid accumulation was observed after reaction with reduced glutathione (GSH) conditions that favor the formation of As(GS)3. Accumulation required ATP but not electrochemical energy, indicating that As(GS)3 is transported by an ATP-coupled pump. Pentostam, a Sb(V)-containing drug that is one of the first-line therapeutic agents for treatment of leishmaniasis, inhibited uptake after reaction with GSH. Vesicles prepared from a strain in which both copies of the pgpA genes were disrupted accumulated As(GS)3 at wild-type levels, demonstrating that the PgpA protein is not the As(GS)3 pump. These results have important implications for the mechanism of drug resistance in the trypanosomatidae, suggesting that a plasma membrane As(GS)3 pump catalyzes active extrusion of metal thiolates, including the Pentostam-glutathione conjugate.

Efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) in natura e extrusada no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters e resposta glicêmica em humanos após a extrusão

Introdução: A polpa farinácea do jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) apresenta alto teor de fibra alimentar, em média 60 g/100 g, que são importantes para a redução do risco e controle de doenças crônicas não transmissíveis (DCNT). A extrusão termoplástica neutraliza aromas intensos, proporciona a formação de amido resistente, aumenta a fibra alimentar solúvel e melhora a textura do produto final. Objetivo: Estudar o efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado in natura (FIN) e extrusada (FE) no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters, bem como verificar a resposta glicêmica em humanos após a extrusão. Métodos: Processo de extrusão: velocidade de 200 rpm; matriz com 4 mm de diâmetro; taxa de compressão 3:1; alimentação constante de 70 gramas/minuto; temperatura de 150 °C; proporção farinha de jatobá-do-cerrado e amido de milho: 70:30 por cento e umidade a 25 por cento . Foi realizado um experimento animal com hamsters durante 21 dias, em que se analisou alguns parâmetros do metabolismo lipídico e colônico (fermentativos) dos animais, divididos em quatro grupos experimentais, se diferenciando pela dieta. As dietas controle (GC), in natura (GFI) e extrusada (GFE) eram hipercolesterolemizantes (13,5 por cento de gordura de coco e 0,1 por cento de colesterol) e a dieta referência (GR) com óleo de soja como fonte lipídica, não. Todas as dietas apresentavam 15 por cento de fibra alimentar, sendo que as dietas GR e GC tinham como fonte de fibra a celulose, e as dietas GFI e GFE tiveram as próprias fibras como fonte. A resposta glicêmica em humanos foi verificada por meio do ensaio do índice glicêmico e carga glicêmica da FE, com dez voluntários saudáveis que consumiram 25 gramas de carboidratos disponíveis do alimento teste (farinha extrusada) ou do pão branco como alimento controle. Resultados: Não foi observada diferença significativa entre o peso final, ingestão diária média e total, ganho de peso e CEA entre os animais dos quatro grupos. A concentração de triglicerídeos foi menor em 41 por cento e 38 por cento nos animais que receberam as dietas GFI e GFE, em relação aqueles que receberam a dieta GC, assim como também para o colesterol total (55 por cento e 47 por cento ), LDL-c (70 por cento e 53 por cento ) e não-HDL-c (63 por cento e 49 por cento ) séricos, lipídeos totais hepáticos (39 por cento e 45 por cento ) e o peso dos fígados dos animais também foi menor (21 por cento em ambos os grupos). Não houve diferença no colesterol hepático e excretado nas fezes dos animais dos quatro grupos. Os animais do GFE excretaram 57 por cento mais ácidos biliares nas fezes que os animais do GC. Com relação aos parâmetros fermentativos, observou-se maior excreção de fibras (1,24 ± 0,08 e 1,52 ± 0,09 gramas) nos animais dos grupos GR e GC respectivamente, em relação aos do GFI e GFE (0,50 e 0,48 gramas), porém o escore fecal (3,50 ± 0,19 e 3,38 ± 0,18) e o grau de fermentação (54 e 52 por cento ) foi maior nos animais dos grupos GFI e GFE. Houve uma maior produção de AGCC no ceco dos animais dos grupos GFI e GFE (80 e 57,5 µmol/g de ceco respectivamente) e maior diminuição do pH no conteúdo cecal nos animais do grupo GFI (7,49 ± 0,10), em relação ao GC (8,06 ± 0,13). Os ácidos acético e propiônico, estiveram presentes em maior quantidade no ceco dos animais dos grupos GFI (58,5 e 6,1 µmol/g de ceco) e GFE (42,5 e 6,6 µmol/g de ceco) e os animais do GFI produziram mais ácido butírico (15 µmol/g de ceco), em relação aos demais grupos. Quanto à resposta glicêmica da farinha pós extrusão, não houve diferença entre a área de resposta glicêmica da farinha extrusada e do pão branco, o índice glicêmico da farinha extrusada (glicose como controle) foi classificado como moderado, e a carga glicêmica (na porção de 30 gramas), baixa. Conclusão: As FIN e FE favoreceram a redução do colesterol total, LDL-c, não-HDL-c e dos triglicerídeos séricos, além da diminuição do acúmulo de lipídeos hepáticos. Foi observado também aumento expressivo na formação de AGCC e no grau de fermentação. A FE proporcionou um aumento na excreção de ácidos biliares nas fezes e apresentou índice glicêmico moderado e baixa carga glicêmica.

Avaliação de impacto do Proagro Mais: um estudo de caso

Esta pesquisa avalia o impacto do \"Programa de Garantia da Atividade Agropecuária\" para agricultores familiares, conhecido como Proagro Mais. A relevância do trabalho fundamenta-se no considerável tamanho do Programa dentro do contexto das políticas de gestão de risco agrícola no Brasil. Além disso, é a primeira pesquisa desse tipo na literatura científica do país. A amostra é formada por produtores de milho do Estado do Paraná, tendo como linha base o ano de 2003, uma vez que é o ano anterior ao lançamento do Proagro Mais, e o ano de 2005 como ano de impacto. A base de dados utilizada neste estudo foi fornecida pelo Tribunal de Contas da União (TCU), cujas variáveis relevantes incluem características da cultura e dos agricultores familiares, como área financiada, atividades agrícolas complementares, educação e rendimento esperado. Adicionalmente, a partir de outras fontes públicas, foram adicionadas variáveis meteorológicas e regionais para controlar a localização da fazenda. O objetivo da pesquisa é avaliar o impacto do Proagro Mais sobre o montante de crédito por hectare concedido aos beneficiários do Programa. As metodologias usadas incluem o Propensity Score Matching (PSM), a Diferença das Diferenças (DID) e dois estimadores condicionais do DID com PSM usando dados em painel e repeated cross-section. As estimativas econométricas mostram que o Efeito Médio do Tratamento nos Tratados (EMTT) teve sinal negativo na maioria dos modelos revelando que, após o período de perda de rendimento, o grupo de controle teve um valor médio mais elevado de crédito por hectare do que os beneficiários do Proagro Mais. Os resultados sugerem a existência de mecanismos que poderiam complementar ou substituir o Proagro Mais como instrumento de gestão de risco agrícola, mas também podem sugerir que o Programa avaliado não cubra todos os riscos do setor.

Nanocompósito de poliestireno reciclado, bentonita sódica e hemi-hidrato de sulfato de cálcio: obtenção e caracterização.

Nesta Tese foram preparados, em solução, filmes híbridos de argila e poliestireno provenientes de copos descartáveis comercializados no mercado brasileiro, com acetato de etila e glicerol. Posteriormente, foi adicionado o Hemi-hidrato de sulfato de cálcio como carga de reforço. Tanto a argila quanto o glicerol, assim como o hemihidrato de sulfato de cálcio, foram utilizados nos percentuais relativos à massa do poliestireno fragmentado correspondendo a 1%,2%, 3%,4%, 5% e 7%. Dos filmes, nos percentuais 3, 4, 5 e 7, exclui-se o percentual de 4% e os demais foram fragmentados e submetidos a extrusão, com resfriamento natural, à seco, produzindo-se grãos com os quais foi avaliado o índice de fluidez e injetados para a moldagem de corpos de prova rígidos. O desempenho dos corpos rígidos, foi comparado com os resultados do HIPS 484, e o GPPS comercializados no mercado brasileiro. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), além dos testes de resistência à tração, fluorescência de raios X, EDS e FTIR. Amostra do filme, ultrafino, obtido a partir da solução com o percentual de 5% foi observada ao microscópio ótico e no microscópio eletrônico de transmissão, assim como amostras de corpos rígidos microtomizadas. Nos corpos rígidos, além das análises instrumentais citadas, foram avaliadas a resistência à flexão, modulo de flexão, resistência à tração, alongamento e resistência ao impacto Izod. O desempenho sob chama foi avaliado em amostras de filme e também do corpo rígido. Resultados do DRX, e da MET foram coerentes com a bibliografia para nanocompósitos argila-polímero e, associado às respostas dos demais ensaios, indicaram um material de boa qualidade morfológica e boas propriedades mecânicas comparadas ao HIPS 484 e ao GPPS. Sob a chama o material produzido apresentou maior resistência à queima avaliado pela quantidade aparente de material residual para um mesmo tempo sob fogo. Constatou-se, também, uma boa dispersão das cargas na matriz polimérica, assim como uma adequada interação entre os elementos orgânicos e inorgânicos do material, a delaminação parcial da argila e quebra da estrutura do hemi-hidrato. Isto resultou em um bom desempenho mecânico e térmico do compósito que pode ser atribuído, tanto a uma forte influência dos íons metálicos presentes nas cargas inorgânicas, quanto às adições presentes na formulação dos copos descartáveis.

Processing and characterization of plasticized PLA/PHB blends for biodegradable multiphase systems

Blends of poly(lactic acid) (PLA) and poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) plasticized with a lactic acid oligomer (OLA) added at three different concentrations (15, 20 and 30 wt% by weight), were prepared by an optimized extrusion process to improve the processability and mechanical properties of these biopolymers for flexible film manufacturing. Morphological, chemical, thermal, mechanical, barrier and migration properties were investigated and formulations with desired performance in eco-friendly films were selected. The efficiency of OLA as plasticizer for PLA_PHB blends was demonstrated by the significant decrease of their glass transition temperatures and a considerable improvement of their ductile properties. The measured improvements in the barrier properties are related to the higher crystallinity of the plasticized PLA_PHB blends, while the overall migration test underlined that all the proposed formulations maintained migration levels below admitted levels. The PLA_PHB blend with 30 wt% OLA was selected as the optimum formulation for food packaging, since it offered the best compromise between ductility and oxygen and water vapor barrier properties with practically no migration.

The combined effect of plastics and food waste accelerates the thermal decomposition of refuse-derived fuels and fuel blends

Mechanical treatments such as shredding or extrusion are applied to municipal solid wastes (MSW) to produce refuse-derived fuels (RDF). In this way, a waste fraction (mainly composed by food waste) is removed and the quality of the fuel is improved. In this research, simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate how different mechanical treatments applied to MSW influence the composition and combustion behaviour of fuel blends produced by combining MSW or RDF with wood in different ratios. Shredding and screening resulted in a more efficient mechanical treatment than extrusion to reduce the chlorine content in a fuel, which would improve its quality. This study revealed that when plastics and food waste are combined in the fuel matrix, the thermal decomposition of the fuels are accelerated. The combination of MSW or RDF and woody materials in a fuel blend has a positive impact on its decomposition.

Simulating Granite Emplacement and Deformation with Centrifuge Analogue Modelling

The Greater Himalayan leucogranites are a discontinuous suite of intrusions emplaced in a thickened crust during the Miocene southward ductile extrusion of the Himalayan metamorphic core. Melt-induced weakening is thought to have played a critical role in strain localization that facilitated the extrusion. Recent advancements in centrifuge analogue modelling techniques allow for the replication of a broader range of crustal deformation behaviors, enhancing our understanding of large hot orogens. Polydimethylsiloxane (PDMS) is commonly used in centrifuge experiments to model weak melt zones. Difficulties in handling PDMS had, until now, limited its emplacement in models prior to any deformation. A new modelling technique has been developed where PDMS is emplaced into models that have been subjected to some shortening. This technique aims to better understand the effects of melt on strain localization and potential decoupling between structural levels within an evolving orogenic system. Models are subjected to an early stage of shortening, followed by the introduction of PDMS, and then a final stage of shortening. Theoretical percentages of partial melt and their effect on rock strength are considered when adding a specific percentage of PDMS in each model. Due to the limited size of the models, only PDMS sheets of 3 mm thickness were used, which varied in length and width. Within undeformed packages, minimal surface and internal deformation occurred when PDMS is emplaced in the lower layer of the model, showing a vertical volume increase of ~20% within the package; whereas the emplacement of PDMS into the middle layer showed internal dragging of the middle laminations into the lower layer and a vertical volume increase ~30%. Emplacement of PDMS results in ~7% shortening for undeformed and deformed models. Deformed models undergo ~20% additional shortening after two rounds of deformation. Strain localization and decoupling between units occur in deformed models where the degree of deformation changes based on the amount of partial melt present. Surface deformation visible by the formation of a bulge, mode 1 extension cracks and varying surface strain ellipses varies depending if PDMS is present. Better control during emplacement is exhibited when PDMS is added into cooler models, resulting in reduced internal deformation within the middle layer.

A extrusão em tecnologia alimentar: aplicações, características dos produtos, composição e tendências futuras

A extrusão de alimentos envolve transformações moleculares complexas que permitem grande diversidade nos produtos extrudidos existentes e nas suas propriedades físicas, químicas, sensoriais e nutricionais. Neste artigo são apresentadas aplicações atuais da extrusão na indústria alimentar, assim como as características dos produtos extrudidos.

Distinct mechanisms eliminate mother and daughter centrioles in meiosis of starfish oocytes

Centriole elimination is an essential process that occurs in female meiosis of metazoa to reset centriole number in the zygote at fertilization. How centrioles are eliminated remains poorly understood. Here we visualize the entire elimination process live in starfish oocytes. Using specific fluorescent markers, we demonstrate that the two older, mother centrioles are selectively removed from the oocyte by extrusion into polar bodies. We show that this requires specific positioning of the second meiotic spindle, achieved by dynein-driven transport, and anchorage of the mother centriole to the plasma membrane via mother-specific appendages. In contrast, the single daughter centriole remaining in the egg is eliminated before the first embryonic cleavage. We demonstrate that these distinct elimination mechanisms are necessary because if mother centrioles are artificially retained, they cannot be inactivated, resulting in multipolar zygotic spindles. Thus, our findings reveal a dual mechanism to eliminate centrioles: mothers are physically removed, whereas daughters are eliminated in the cytoplasm, preparing the egg for fertilization.

Applications of thermal processing in pharmaceutical drug product development

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Les mécanismes sous-jacents aux effets pathologiques cardiaques de l’angiotensine II dans le remodelage électrique et contractile entre les sexes

L’insuffisance cardiaque (IC) est associée à un taux de mortalité et d’hospitalisations élevé causant un fardeau économique important. Les deux causes majeures de décès de l’IC sont les arythmies ventriculaires létales et les sidérations myocardiques. Il est maintenant reconnu que l’angiotensine II (ANGII) est l'un des principaux médiateurs de l’IC. Ses effets délétères découlent de l’activation du récepteur de type 1 de l’ANGII (AT1) et entraînent le développement d’hypertrophie. Toutefois, son rôle dans la genèse d’arythmies demeure incompris. De ce fait, l'étude des mécanismes électriques et contractiles sous-jacents aux effets pathologiques de l’ANGII s’avère essentielle afin de mieux comprendre et soigner cette pathologie. Il est souvent perçu que les femmes sont protégées envers les maladies cardiovasculaires. Cependant, le nombre total de femmes décédant d’IC est plus grand que le nombre d’hommes. Également, l’impact des facteurs de risque diffère entre chaque sexe. Ces différences existent, mais les mécanismes sous-jacents sont encore peu connus. De plus, les femmes reçoivent fréquemment un diagnostic ou un traitement inapproprié en raison d’un manque d’information sur les différences entre les sexes dans la manifestation d’une pathologie. Ce manque de données peut découler du fait que les sujets de sexe féminin sont souvent sous-représentés dans les essais cliniques ou la recherche fondamentale ce qui a grandement limité l’avancement de nos connaissances sur ~50 % de la population. Ainsi, il semble plus que nécessaire d’approfondir notre compréhension des différences entre les sexes, notamment dans la progression de l’IC. L’utilisation d’un modèle de souris transgénique surexprimant le récepteur AT1 (souris AT1R) a permis d’étudier les changements électriques, structurels et contractiles avant et après le développement d’hypertrophie. Premièrement, chez les souris AT1R mâles, un ralentissement de la conduction ventriculaire a été observé indépendamment de l’hypertrophie. Ce résultat était expliqué par une réduction de la densité du courant Na+, mais pas de l’expression du canal. Ensuite, le rôle des protéines kinases C (PKC) dans la régulation du canal Na+ par l’ANGII a été exploré. Les évidences ont suggéré que la PKCα était responsable de la modulation de la diminution du courant Na+ chez les souris AT1R mâles et dans les cardiomyocytes humains dérivés de cellules souches induites pluripotentes (hiPSC-CM) en réponse à un traitement chronique à l’ANGII. Ensuite, les différences entre les sexes ont été comparées chez la souris AT1R. Une plus grande mortalité a été constatée chez les femelles AT1R suggérant qu’elles sont plus sensibles à la surexpression de AT1R. Le remodelage électrique ventriculaire a donc été comparé entre les souris AT1R des deux sexes. Les courants ioniques étaient altérés de façon similaire entre les sexes excluant ainsi leur implication dans la mortalité plus élevée chez les femelles. Ensuite, l’homéostasie calcique et la fonction cardiaque ont été étudiées. Il a été démontré que les femelles développaient une hypertrophie et une dilatation ventriculaire plus sévère que les mâles. De plus, les femelles AT1R avaient de petits transitoires calciques, une extrusion du Ca2+ plus lente ainsi qu’une augmentation de la fréquence des étincelles Ca2+ pouvant participer à des troubles contractiles et à la venue de post-dépolarisations précoces. En conclusion, l’ANGII est impliquée dans le remodelage électrique, structurel et calcique associé à l'émergence de l’IC. De surcroît, ces altérations affectent plus sévèrement les femelles soulignant la présence de différences entre les sexes dans le développement de l’IC.