Carboxilesterase como biomarcador de hipoxia em peixes

Quando as esterases acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE) e carboxilesterase (CarbE) hidrolisam ésteres de fosfato seus sítios ativos sofrem fosfatação inibitória. Por isto, tal fosfatação pode proteger seres vivos contra o espalhamento de xenobióticos organofosforados dentro de seus corpos, já que estas enzimas têm a capacidade de captar moléculas de pesticidas organofosforados estequiometricamente. Os organismos terrestres vivem em um ambiente com mais oxigênio do que os organismos aquáticos. Na água, quando o nível de oxigênio atinge aproximadamente 2,6 mg/L o ambiente está em hipoxia. Este fenômeno afeta ecossistemas aquáticos, uma vez que muitos organismos não conseguem se adaptar à baixa do oxigênio. Estudamos peixes em hipoxia e hiperoxia para entender melhor a bioquímica do funcionamento de suas enzimas captadoras de organofosforados quando eles estão expostos às variações físico-químicas de seus habitats. Dois grupos de no mínimo seis pacus (Piaractus mesopotamicus), seis peixes dourados (Carassius auratus auratus), seis tilápias (Oreochromis niloticus niloticus), seis piavussus (Leporinus macrocephalus), seis apaiaris (Astronotus ocellatus), ou seis carpas (Cyprinus carpio carpio) foram aclimatados à temperatura ambiente em dois aquários de 250 L. No primeiro aquário, pelo menos três animais ensaio de cada espécie sofreram hipoxia por diminuição da concentração de oxigênio até 0,5 mg/L através de borbulhamento de nitrogênio na água. Quando estes animais atingiram a hipoxia foram mantidos a 0,5 mg/L de oxigênio por 6, 8, 24 ou, no máximo, por 42 horas. Três peixes controle de cada espécie foram mantidos em normoxia (4,5 até 7,0 mg/L de oxigênio). Após estes tempos houve a retirada de cerca de 3,5 mL de sangue e dos fígados. Depois de coagular, o sangue foi centrifugado para retirada do soro sobrenadante, que foi usado como amostra para ensaios das esterases. Os fígados foram armazenados em freezer a -70 C e, no momento do ensaio, homogeneizados e centrifugados para obter as frações citosólica e microssomal. As atividades das esterases foram ensaiadas em espectrofotômetro com os substratos acetiltiocolina, butiriltiocolina ou p-nitrofenilacetato. As atividades sobre p-nitrofenilacetato (CarbE) do soro e do fígado sofreram queda em todos os exemplares das espécies submetidos à hipoxia. Tipicamente, esta atividade caiu cerca de 50% nos soros de pacus mantidos por 42 h sob concentrações de oxigênio abaixo de 1,0 mg/L. O tempo para que ocorresse a queda desta atividade enzimática variou de espécie para espécie.

Condições de vida e mortalidade por doenças cardiovasculares na área de influência do Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro - COMPERJ.

O objetivo desta tese foi identificar e caracterizar áreas com altas taxas de mortalidade por doenças do aparelho circulatório (DAC) e seus dois principais subgrupos de causas: as doenças isquêmicas do coração (DIC) e as doenças cerebrovasculares (DCV), entre os anos de 2008 e 2012 na área de influência do complexo petroquímico do estado do Rio de Janeiro COMPERJ, por meio de métodos estatísticos e sistemas de informações geográficas (SIG). Os resultados da investigação são apresentados na forma de dois manuscritos. O primeiro objetivou descrever o perfil da distribuição espacial da mortalidade por (DAC), caracterizar e predizer territórios com maior risco de morte por esta causa, com base em classificação das unidades espaciais por indicador de qualidade urbana (IQUmod). A análise multivariada foi realizada por meio do método conhecido como árvore de decisão e regressão, baseado em algoritmo CART para a obtenção do modelo preditivo para UVLs com diferentes riscos de mortalidade por DAC. O modelo desenvolvido foi capaz de discriminar sete conjuntos de UVLs, com diferentes taxas médias de mortalidades. O subconjunto que apresenta a maior taxa média (1037/100 mil hab.) apresenta 3 UVLs com mais de 75% de seus domicílios com abastecimento de água inadequado e valor de IQUmod acima de 0.6. Conclui-se que na área de influência do COMPERJ existem áreas onde a mortalidade por DAC se apresenta com maior magnitude e que a identificação dessas áreas pode auxiliar na elaboração, diagnóstico, prevenção e planejamento de ações de saúde direcionadas aos grupos mais susceptíveis. O segundo manuscrito teve por objetivo descrever o perfil da distribuição espacial da mortalidade por DIC e DCV em relação ao contexto socioambiental segundo áreas geográficas. O modelo de regressão linear de Poisson com parâmetro de estimação via quasi-verossimilhança foi usado para verificar associação entre as variáveis. Foram identificados como fatores de risco para mortalidade por DIC e DCV a variável relativa a melhor renda e maior distância entre domicílios e unidades de saúde; a proporção de domicílios em ruas pavimentadas aparece como fator de proteção. A distribuição espacial e as associações encontradas entre os desfechos e preditores sugerem que as populações residentes em localidades mais afastadas dos centros urbanos apresentam maiores taxas de mortalidade por DIC e DCV e que isto pode estar relacionado a contextos rurais de localização das residências e a distância geográfica destas populações aos serviços de saúde. Aponta-se para a necessidade de desenvolvimento de ações que propiciem maior amplitude no atendimento em saúde, no intuito da redução de eventos cardiovasculares mórbidos incidentes naquelas populações.

Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Temperatura atmosférica e internações hospitalares por doenças cardíacas no município do Rio de Janeiro.

Os efeitos das temperaturas elevadas na saúde humana representam um problema de grande magnitude na saúde pública. A temperatura atmosférica e a poluição do ar são fatores de risco para as doenças crônicas não transmissíveis, em particular as doenças isquêmicas do coração. O estudo teve como objetivo analisar a associação entre a temperatura atmosférica e internações hospitalares por doenças cardíacas isquêmicas no município do Rio de Janeiro entre os anos de 2009 e 2013. Utilizaram-se modelos de séries temporais, via modelos aditivos generalizados, em regressão de Poisson, para testar a hipótese de associação. Como variáveis de controle de confusão foram utilizadas as concentrações de poluentes atmosféricos (ozônio e material particulado) e umidade relativa o ar; utilizou-se método de defasagem simples e distribuída para avaliar o impacto da variação de 1oC nas internações hospitalares diárias. No modelo de defasagem simples foram encontradas associações estatisticamente significativas para as internações por DIC no dia concorrente a exposição ao calor, tanto para a temperatura média quanto para a máxima. No modelo de defasagem distribuída polinomial, essa associação foi observada com 1 e 2 dias de defasagem e no efeito acumulado tanto para a temperatura média quanto para a máxima. Ao estratificarmos por faixa etária, as associações para as internações por DIC e exposição ao calor não foram estatisticamente significativas no modelo de defasagem simples para as temperaturas média e máxima. Em contrapartida, no modelo de defasagem distribuída polinomial, a correlação entre internações por DIC e exposição ao calor foi observada na faixa de 30 a 60 anos no efeito acumulado para a temperatura média; e com defasagem de 1 e 2 dias para 60 anos ou mais de idade para a temperatura média. Estes resultados sugerem associação positiva entre as internações hospitalares por doença cardíaca isquêmica e temperatura na cidade do Rio de Janeiro. Os resultados do presente estudo fornecem informações para o planejamento de investimentos de áreas urbanas climatizadas e para a preparação dos hospitais para receber emergências relacionadas aos efeitos de calor que é uma das consequências mais importantes das mudanças climáticas.

Avaliação por ressonância magnética funcional da necrose coagulativa por ablação de radiofrequência nas metástases hepáticas colorretais

A maioria dos pacientes que apresentam metástases hepáticas colorretais (MHCR) não são elegíveis para ressecção. Por isso, outras técnicas para se alcançar o controle locorregional da doença têm sido utilizadas. A Ablação por Radiofrequência (ARF) hepática tem sido empregada frequentemente para o tratamento desta condição devido às boas taxas de resposta, principalmente quando associada ao emprego de quimioterápicos modernos. Apesar da caracterização das MHCR no pré-operatório estar bem estabelecida, os parâmetros de ressonância magnética (RM) após ARF no período pós-cirúrgico requerem maior padronização objetiva. O coeficiente de difusão aparente de água (CDA) tem sido usado na RM como um parâmetro de isquemia e necrose. Entretanto, não está ainda bem definido seu papel e das imagens ponderadas de difusão (DWI) na avaliação da necrose coagulativa gerada pela ARF, especificamente em pacientes com MHCR. O objetivo deste estudo consiste em avaliar o espectro de mudança em RM funcional após a ARF de MHCR. Foi realizado estudo retrospectivo entre 2001 e 2006, avaliando 51 pacientes que foram submetidos à ARF por MHCR no Hospital Johns Hopkins (Baltimore, EUA) dos quais 16 preencheram os critérios de inclusão. Os critérios de inclusão foram: (1) apresentar MHCR tratada cirurgicamente com intenção curativa por ARF guiados por ultrassom per-operatório, e (2) ter uma RM anterior e imediatamente após a cirurgia (até 10 dias). As imagens de RMs antes e após a ablação hepática para MCHR foram identificadas e revistas. As imagens de RM de difusão e captação de contraste foram feitas numa unidade de 1.5 T. Imagens em T2 e T1 foram realizadas na presença e ausência de contraste venoso. Todos os exames tiveram a espessura de 4 a 6 mm e um intervalo de 2 mm, apresentando um angulo de rotação de 150. O índice de difusão foi determinado com um b-valor (intensidade do gradiente de difusão) de 500 seg/mm2. As análises de parâmetros para avaliar e comparar o pré e pós ARF através da RM funcional incluiram: (1) valores do mapa de CDA, (2) captação de contraste, (3) difusão e (4) mudança no tamanho da lesão. Em adição, a sobrevida mediana global e tempo para recorrência local foram calculados. As imagens foram avaliadas por um consenso de dois radiologistas/cirurgiões. Foram avaliados no total 65 lesões, com tamanho médio pré-ablação de 1,7 cm. Após ablação o tamanho médio da lesão aumentou para 3,5 cm (p<0,001). A captação de contraste nas fases arterial e venosa diminuíram significativamente após ARF (diminuição média 10% e 17,5%, respectivamente, p = 0,002 e <0,001). O valor médio do mapa de CDA da lesão foi de 2.79 x 10-3 mm2/seg pré-ARF, e após ARF diminui em média para 1.75 x 10-3 mm2/seg (p<0.001). A sobrevida mediana global foi de 34,7 meses. A ressonância magnética funcional através da captação de contraste e difusão pode prover uma estimativa subjetiva e objetiva da necrose coagulativa tissular e da desidratação celular na área ablada por radiofrequência. Quando combinada ao aumento no tamanho do tumor, podem atuar como um marcador adicional de resposta tumoral.

Avaliação estereológica glomerular em rins de ratos após isquemia-reperfusão por clampeamento arteriovenoso e arterial

A técnica de isquemia-reperfusão tem sido utilizada em cirurgias conservadoras do rim como a nefrectomia parcial e em transplantes renais. Para se realizar a isquemia pode-se fazer o bloqueio do fluxo sanguíneo da artéria renal ou o bloqueio simultâneo da artéria e da veia renal. O evento isquêmico acarreta em dano celular ao rim principalmente pelo estresse oxidativo local e a liberação de radicais livres assim como o aumento da resposta inflamatória. Diversos autores verificaram lesão renal após a isquemia-reperfusão, porém, apenas testes funcionais foram realizados até o momento. Os autores que tentaram avaliar a lesão morfológica do rim apenas fizeram a quantificação de escores subjetivos. O nosso objetivo é avaliar por quantificação estereológica o dano causado pela isquemia-reperfusão comparando o clampeamento somente arterial com o clampeamento arteriovenoso. Utilizamos 24 ratos wistar, machos, de quatro meses de idade. Os animais foram divididos em três grupos: o grupo Sham (n=8), o grupo de clampeamento somente da artéria renal (n=8) e o grupo de clampeamento simultâneo da artéria e da veia renal (n=8). Os animais foram submetidos a laparotomia mediana. Os animais do grupo Sham permaneceram os 60 minutos anestesiados mas sem obstrução do fluxo sanguíneo de seus vasos renais. Os animais do grupo de clampeamento arterial foram submetidos à clampeamento de sua arterial renal esquerda por 60 minutos e os animais do grupo de clampeamento arterial e venoso tiveram seus vasos renais esquerdos clampeados simultaneamente e em bloco pelo mesmo tempo. Após os 60 minutos os animais foram suturados e mantidos por 30 dias em caixas próprias sendo mortos por sobredose anestésica após decorrido esse tempo. Os rins foram coletados e mantidos em solução de formalina tamponada e posteriormente processados para análise histológica e estereológica. Foram analisados a densidade volumétrica (Vv) dos glomérulos, o número de glomérulos/mm3(Nv) e o volume glomerular médio (VGM). A Vv e Nv se encontrou reduzida nos rins esquerdos submetidos à isquemia mas foi somente significativa nos animais do grupo de clampeamento arterial e venoso. Mesmo usando o rato como modelo animal experimental, a partir de nossos resultados recomendamos o uso do clampeamento somente arterial nos casos em que mínina lesão ao rim é imperiosa.

Ecological condition of coastal ocean and estuarine waters of the U.S. South Atlantic Bight: 2000-2004

In March-April 2004, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), U.S. Environmental Protection Agency (EPA), and State of Florida (FL) conducted a study to assess the status of ecological condition and stressor impacts throughout the South Atlantic Bight (SAB) portion of the U.S. continental shelf and to provide this information as a baseline for evaluating future changes due to natural or human-induced disturbances. The boundaries of the study region extended from Cape Hatteras, North Carolina to West Palm Beach, Florida and from navigable depths along the shoreline seaward to the shelf break (~100m). The study incorporated standard methods and indicators applied in previous national coastal monitoring programs — Environmental Monitoring and Assessment Program (EMAP) and National Coastal Assessment (NCA) — including multiple measures of water quality, sediment quality, and biological condition. Synoptic sampling of the various indicators provided an integrative weight-of-evidence approach to assessing condition at each station and a basis for examining potential associations between presence of stressors and biological responses. A probabilistic sampling design, which included 50 stations distributed randomly throughout the region, was used to provide a basis for estimating the spatial extent of condition relative to the various measured indicators and corresponding assessment endpoints (where available). Conditions of these offshore waters are compared to those of southeastern estuaries, based on data from similar EMAP/NCA surveys conducted in 2000-2004 by EPA, NOAA, and partnering southeastern states (Florida, Georgia, South Carolina, North Carolina, Virginia) (NCA database for estuaries, EPA Gulf Ecology Division, Gulf Breeze FL). Data from a total of 747 estuarine stations are included in this database. As for the offshore sites, the estuarine samples were collected using standard methods and indicators applied in previous coastal EMAP/NCA surveys including the probabilistic sampling design and multiple indicators of water quality, sediment quality, and biological condition (benthos and fish). The majority of the SAB had high levels of DO in near-bottom water (> 5 mg L-1) indicative of "good" water quality. DO levels in bottom waters exceeded this upper threshold at all sites throughout the coastal-ocean survey area and in 76% of estuarine waters. Twenty-one percent of estuarine bottom waters had moderate levels of DO between 2 and 5 mg L-1 and 3% had DO levels below 2 mg L-1. The majority of sites with DO in the low range considered to be hypoxic (< 2 mg L-1) occurred in North Carolina estuaries. There also was a notable concentration of stations with moderate DO levels (2 – 5 mg L-1) in Georgia and South Carolina estuaries. Approximately 58% of the estuarine area had moderate levels of chlorophyll a (5-10 μg L-1) and about 8% of the area had higher levels, in excess of 10 μg L-1, indicative of eutrophication. The elevated chlorophyll a levels appeared to be widespread throughout the estuaries of the region. In contrast, offshore waters throughout the region had relatively low levels of chlorophyll a with 100% of the offshore survey area having values < 5 μg L-1.

Ecological and economic consequences of hypoxia: Topic 2 Report for the Integrated Assessment on Hypoxia in the Gulf of Mexico

In this report we have attempted to evaluate the ecological and economic consequences of hypoxia in the northern Gulf of Mexico. Although our initial approach was to rely on published accounts, we quickly realized that the body of published literature deahng with hypoxia was limited, and we would have to conduct our own exploratory analysis of existing Gulf data, or rely on published accounts from other systems to infer possible or potential effects of hypoxia. For the economic analysis, we developed a conceptual model of how hypoxia-related impacts could affect fisheries. Our model included both supply and demand components. The supply model had two components: (1) a physical production function for fish or shrimp, and (2) the cost of fishing. If hypoxia causes the cost of a unit of fishing effort to change, then this will result in a shift in supply. The demand model considered how hypoxia might affect the quality of landed fish or shrimp. In particular, the market value per pound is lower for small shrimp than for large shrimp. Given the limitations of the ecological assessment, the shallow continental shelf area affected by hypoxia does show signs of hypoxia-related stress. While current ecological conditions are a response to a variety of stressors, the effects of hypoxia are most obvious in the benthos that experience mortality, elimination of larger long-lived species, and a shifting of productivity to nonhypoxic periods (energy pulsing). What is not known is whether hypoxia leads to higher productivity during productive periods, or simply to a reduction of productivity during oxygen-stressed periods. The economic assessment based on fisheries data, however, failed to detect effects attributable to hypoxia. Overall, fisheries landings statistics for at least the last few decades have been relatively constant. The failure to identify clear hypoxic effects in the fisheries statistics does not necessarily mean that they are absent. There are several possibilities: (1) hypoxic effects are small relative to the overall variability in the data sets evaluated; (2) the data and the power of the analyses are not adequate; and (3) currently there are no hypoxic effects on fisheries. Lack of identified hypoxic effects in available fisheries data does not imply that effects would not occur should conditions worsen. Experience with other hypoxic zones around the globe shows that both ecological and fisheries effects become progressively more severe as hypoxia increases. Several large systems around the globe have suffered serious ecological and economic consequences from seasonal summertime hypoxia; most notable are the Kattegat and Black Sea. The consequences range from localized loss of catch and recruitment failure to complete system-wide loss of fishery species. If experiences in other systems are applicable to the Gulf of Mexico, then in the face of worsening hypoxic conditions, at some point fisheries and other species will decline, perhaps precipitously.

Characterization of Hypoxia: Topic I Report for the Integrated Assessment on Hypoxia in the Gulf of Mexico

Nutrient overenrichment from human activities is one of the major stresses affecting coastal ecosystems. There is increasing concern in many areas around the world that an oversupply of nutrients from multiple sources is having pervasive ecological effects on shallow coastal and estuarine areas. These effects include reduced light penetration, loss of aquatic habitat, harmfid algal blooms, a decrease in dissolved oxygen (or hypoxia), and impacts on living resources. The largest zone of oxygen-depleted coastal waters in the United States, and the entire western Atlantic Ocean, is found in the northern Gulf of Mexico on the Louisiana-Texas continental shelf. This zone is influenced by the freshwater discharge and nutrient flux of the Mississippi River system. This report describes the seasonal, interannual, and long-term variability in hypoxia in the northern Gulf of Mexico and its relationship to nutrient loading. It also documents the relative roles of natural and human-induced factors in determining the size and duration of the hypoxic zone.

Nutrient enhanced coastal ocean productivity in the north Gulf of Mexico: understanding the effects of nutrients on a coastal ecosystem

The continental shelf adjacent to the Mississippi River is a highly productive system, often referred to as the fertile fisheries crescent. This productivity is attributed to the effects of the river, especially nutrient delivery. In the later decades of the 2oth century, though, changes in the system were becoming evident. Nutrient loads were seen to be increasing and reports of hypoxia were becoming more frequent. During most recent summers, a broad area (up to 20,000 krn2) of near bottom, inner shelf waters immediately west of the Mississippi River delta becomes hypoxic (dissolved oxygen concentrations less than 2 mgll). In 1990, the Coastal Ocean Program of the National Oceanic and Atmospheric Administration initiated the Nutrient Enhanced Coastal Ocean Productivity (NECOP) study of this area to test the hypothesis that anthropogenic nutrient addition to the coastal ocean has contributed to coastal eutrophication with a significant impact on water quality. Three major goals of the study were to determine the degree to which coastal productivity in the region is enhanced by terrestrial nutrient input, to determine the impact of enhanced productivity on water quality, and to determine the fate of fixed carbon and its impact on living marine resources. The study involved 49 federal and academic scientists from 14 institutions and cost $9.7 million. Field work proceeded from 1990 through 1993 and analysis through 1996, although some analyses continue to this day. The Mississippi River system delivers, on average, 19,000 m3/s of water to the northern Gulf of Mexico. The major flood of the river system occurs in spring following snow melt in the upper drainage basin. This water reaches the Gulf of Mexico through the Mississippi River birdfoot delta and through the delta of the Atchafalaya River. Much of this water flows westward along the coast as a highly stratified coastal current, the Louisiana Coastal Current, isolated from the bottom by a strong halocline and from mid-shelf waters by a strong salinity front. This stratification maintains dissolved and particulate matter from the rivers, as well as recycled material, in a well-defined flow over the inner shelf. It also inhibits the downward mixing of oxygenated surface waters from the surface layer to the near bottom waters. This highly stratified flow is readily identifiable by its surface turbidity, as it carries much of the fine material delivered with the river discharge and resuspended by nearshore wave activity. A second significant contribution to the turbidity of the surface waters is due to phytoplankton in these waters. This turbidity reduces the solar radiation penetrating to depth through the water column. These two aspects of the coastal current, isolation of the inner shelf surface waters and maintenance of a turbid surface layer, precondition the waters for the development of near bottom summer hypoxia.

Scientific assessment of hypoxia in U.S. coastal waters

The occurrence of hypoxia, or low dissolved oxygen, is increasing in coastal waters worldwide and represents a significant threat to the health and economy of our Nation’s coasts and Great Lakes. This trend is exemplified most dramatically off the coast of Louisiana and Texas, where the second largest eutrophication-related hypoxic zone in the world is associated with the nutrient pollutant load discharged by the Mississippi and Atchafalaya Rivers. Aquatic organisms require adequate dissolved oxygen to survive. The term “dead zone” is often used in reference to the absence of life (other than bacteria) from habitats that are devoid of oxygen. The inability to escape low oxygen areas makes immobile species, such as oysters and mussels, particularly vulnerable to hypoxia. These organisms can become stressed and may die due to hypoxia, resulting in significant impacts on marine food webs and the economy. Mobile organisms can flee the affected area when dissolved oxygen becomes too low. Nevertheless, fish kills can result from hypoxia, especially when the concentration of dissolved oxygen drops rapidly. New research is clarifying when hypoxia will cause fish kills as opposed to triggering avoidance behavior by fish. Further, new studies are better illustrating how habitat loss associated with hypoxia avoidance can impose ecological and economic costs, such as reduced growth in commercially harvested species and loss of biodiversity, habitat, and biomass. Transient or “diel-cycling” hypoxia, where conditions cycle from supersaturation of oxygen late in the afternoon to hypoxia or anoxia near dawn, most often occurs in shallow, eutrophic systems (e.g., nursery ground habitats) and may have pervasive impacts on living resources because of both its location and frequency of occurrence.

Historical nitrogen and phosphorus loadings to the northern Gulf of Mexico

Primary productivity in many coastal systems is nitrogen (N) limited; although, phytoplankton productivity may be limited by phosphorus (P) seasonally or in portions of an estuary. Increases in loading of limiting nutrients to coastal ecosystems may lead to eutrophication (Nixon 1996). Anthropogenically enhanced eutrophication includes symptoms such as loss of seagrass beds, changes in algal community composition, increased algal (phytoplankton) blooms (Richardson et al. 2001), hypoxic or anoxic events, and fish kills (Bricker et al. 2003).

Effects of aniracetam on extracellular levels of transmitter amino acids in the hippocampus of the conscious gerbils: an intracranial microdialysis study

The effects of aniracetam on extracellular amino acid levels in the hippocampus of conscious gerbils, with or without transient cerebral ischemia/reperfusion, were measured by microdialysis and reverse phase-high performance liquid chromatography. Increased extracellular levels of aspartate and glutamate that were observed in the hippocampus of conscious gerbils during transient global forebrain ischemia were reversed by aniracetam. In contrast, the level of extracellular gamma-aminobutyric acid was increased, while taurine was maintained at a higher level than other amino acids by administration of aniracetam (100 mg/kg, p.o.) 60 min before ischemia. Further, in contrast to ischemic animals, administration of aniracetam (100 mg/kg, p.o.) enhanced the release of glutamate and aspartate in the normal gerbil hippocampus. The results suggest that these effects might be due to a partial calcium agonist activity of aniracetam, and that the effects of aniracetam on amino acid levels might be a mechanism of protection against delayed neuronal death in the ischemic hippocampus, thereby improving memory dysfunction induced by ischemia/reperfusion. (C) 2003 Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

Polysaccharides from Ulva pertusa (Chlorophyta) and preliminary studies on their antihyperlipidemia activity

Polysaccharides from Ulva pertusa were isolated and prepared by extraction in hot water and precipitation by ethanol. The water-soluble polysaccharides were chemically well defined, containing 47.0% total carbohydrate, 23.2% uronic acids, 17.1% sulfate groups, 1.0% N and 29.9% ash. Gas chromatography analysis demonstrated that the neutral sugars were mainly composed of rhamnose, xylose and glucose and smaller amounts of mannose, galactose and arabinose. The FTIR and C-13-NMR spectra indicated that basic repeating units of the polysaccharides were (beta-D-GlcpA-(1->4)-alpha-L-Rhap 3S) and (alpha-L-IdopA-(1->4)-alpha-L-Rhap 3S). Fifty ICR mice were used to study the effect of water-soluble polysaccharides from Ulva pertusa on the level of plasma lipids, with inositol niacinate as positive control. The results indicated that the polysaccharides significantly lowered the contents of plasma total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, triglyceride and markedly increased the contents of serum high-density lipoprotein cholesterol, compared with the hyperlipidemia control group (p<0.01). Moreover, administration of polysaccharides significantly decreased the atherogenic index. The present results suggest that the polysaccharides from Ulva pertusa have great potential for preventing ischemic cardiovascular and cerebrovascular diseases.

Blood-gas properties of plateau zokor (Myospalax baileyi)

Plateau zokor (Myospalax baileyi) is one of the blind subterranean mole rats that spend their life solely underground in scaled burrows. It is one of the special species of the Qinghai-Tibet plateau. In their burrows, oxygen is low and carbon dioxide is high and their contents fluctuate with the change of seasons, soil types, rain and depth of burrows. However, plateau zokors show successful adaptation to that extreme environment. In this study, their adapting mechanisms to the hypoxic hypercapnic environment were analyzed through the comparison of their blood-gas properties with that of pikas (Ochotona curzniae) and Sprague-Dawley rats. The results indicated that plateau zokors had higher red blood corpuscle counts (8.11 +/- 0.59 (10(12)/L)) and hemoglobin concentrations (147 +/- 9.85 g/L), but hematocrit (45.9 +/- 3.29%) and mean corpuscular volume (56.67 +/- 2.57 fL) were lower than the other rodents. Their arterial blood and venous blood pH were 7.46 +/- 0.07 and 7.27 +/- 0.07. Oxygen pressure in arterial blood of plateau zokors was about 1.5 times higher than that of pikas and rats, and it was 0.36 and 0.26 times in their venous blood. Partial pressure for carbon dioxide in arterial and venous blood of plateau zokors was 1.5-fold and 2.0-fold higher, respectively, than in rats and pikas. Oxygen saturation of plateau zokors was 5.7 and 9.3 times lower in venous blood than that of pikas and rats, respectively. As result, the difference of oxygen saturation in arterial blood to venous blood was 2- and 4.5-fold higher in plateau zokors as that of pikas and rats, respectively. In conclusion, plateau zokors had a high tolerance to pH changes in tissues, together with strong capabilities to obtain oxygen from their hypoxic-hypercapnic environment. (c) 2006 Published by Elsevier Inc.