Proteolytic processing of the nonstructural proteins of dengue 2 virus

The genomes of many positive stranded RNA viruses and of all retroviruses are translated as large polyproteins which are proteolytically processed by cellular and viral proteases. Viral proteases are structurally related to two families of cellular proteases, the pepsin-like and trypsin-like proteases. This thesis describes the proteolytic processing of several nonstructural proteins of dengue 2 virus, a representative member of the Flaviviridae, and describes methods for transcribing full-length genomic RNA of dengue 2 virus. Chapter 1 describes the in vitro processing of the nonstructural proteins NS2A, NS2B and NS3. Chapter 2 describes a system that allows identification of residues within the protease that are directly or indirectly involved with substrate recognition. Chapter 3 describes methods to produce genome length dengue 2 RNA from cDNA templates.

The nonstructural protein NS3 is structurally related to viral trypsinlike proteases from the alpha-, picorna-, poty-, and pestiviruses. The hypothesis that the flavivirus nonstructural protein NS3 is a viral proteinase that generates the termini of several nonstructural proteins was tested using an efficient in vitro expression system and antisera specific for the nonstructural proteins NS2B and NS3. A series of cDNA constructs was transcribed using T7 RNA polymerase and the RNA translated in reticulocyte lysates. Proteolytic processing occurred in vitro to generate NS2B and NS3. The amino termini of NS2B and NS3 produced in vitro were found to be the same as the termini of NS2B and NS3 isolated from infected cells. Deletion analysis of cDNA constructs localized the protease domain necessary and sufficient for correct cleavage to the first 184 amino acids of NS3. Kinetic analysis of processing events in vitro and experiments to examine the sensitivity of processing to dilution suggested that an intramolecular cleavage between NS2A and NS2B preceded an intramolecular cleavage between NS2B and NS3. The data from these expression experiments confirm that NS3 is the viral proteinase responsible for cleavage events generating the amino termini of NS2B and NS3 and presumably for cleavages generating the termini of NS4A and NS5 as well.

Biochemical and genetic experiments using viral proteinases have defined the sequence requirements for cleavage site recognition, but have not identified residues within proteinases that interact with substrates. A biochemical assay was developed that could identify residues which were important for substrate recognition. Chimeric proteases between yellow fever and dengue 2 were constructed that allowed mapping of regions involved in substrate recognition, and site directed mutagenesis was used to modulate processing efficiency.

Expression in vitro revealed that the dengue protease domain efficiently processes the yellow fever polyprotein between NS2A and NS2B and between NS2B and NS3, but that the reciprocal construct is inactive. The dengue protease processes yellow fever cleavage sites more efficiently than dengue cleavage sites, suggesting that suboptimal cleavage efficiency may be used to increase levels of processing intermediates in vivo. By mutagenizing the putative substrate binding pocket it was possible to change the substrate specificity of the yellow fever protease; changing a minimum of three amino acids in the yellow fever protease enabled it to recognize dengue cleavage sites. This system allows identification of residues which are directly or indirectly involved with enzyme-substrate interaction, does not require a crystal structure, and can define the substrate preferences of individual members of a viral proteinase family.

Full-length cDNA clones, from which infectious RNA can be transcribed, have been developed for a number of positive strand RNA viruses, including the flavivirus type virus, yellow fever. The technology necessary to transcribe genomic RNA of dengue 2 virus was developed in order to better understand the molecular biology of the dengue subgroup. A 5' structural region clone was engineered to transcribe authentic dengue RNA that contains an additional 1 or 2 residues at the 5' end. A 3' nonstructural region clone was engineered to allow production of run off transcripts, and to allow directional ligation with the 5' structural region clone. In vitro ligation and transcription produces full-length genomic RNA which is noninfectious when transfected into mammalian tissue culture cells. Alternative methods for constructing cDNA clones and recovering live dengue virus are discussed.

Models of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II

In the five chapters that follow, I delineate my efforts over the last five years to synthesize structurally and chemically relevant models of the Oxygen Evolving Complex (OEC) of Photosystem II. The OEC is nature’s only water oxidation catalyst, in that it forms the dioxygen in our atmosphere necessary for oxygenic life. Therefore understanding its structure and function is of deep fundamental interest and could provide design elements for artificial photosynthesis and manmade water oxidation catalysts. Synthetic endeavors towards OEC mimics have been an active area of research since the mid 1970s and have mutually evolved alongside biochemical and spectroscopic studies, affording ever-refined proposals for the structure of the OEC and the mechanism of water oxidation. This research has culminated in the most recent proposal: a low symmetry Mn₄CaO₅ cluster with a distorted Mn₃CaO₄ cubane bridged to a fourth, dangling Mn. To give context for how my graduate work fits into this rich history of OEC research, Chapter 1 provides a historical timeline of proposals for OEC structure, emphasizing the role that synthetic Mn and MnCa clusters have played, and ending with our Mn₃CaO₄ heterometallic cubane complexes.

In Chapter 2, the triarylbenzene ligand framework used throughout my work is introduced, and trinuclear clusters of Mn, Co, and Ni are discussed. The ligand scaffold consistently coordinates three metals in close proximity while leaving coordination sites open for further modification through ancillary ligand binding. The ligands coordinated could be varied, with a range of carboxylates and some less coordinating anions studied. These complexes’ structures, magnetic behavior, and redox properties are discussed.

Chapter 3 explores the redox chemistry of the trimanganese system more thoroughly in the presence of a fourth Mn equivalent, finding a range of oxidation states and oxide incorporation dependent on oxidant, solvent, and Mn salt. Oxidation states from Mn^II₄ to Mn^IIIMn^IV₃ were observed, with 1-4 O^2– ligands incorporated, modeling the photoactivation of the OEC. These complexes were studied by X-ray diffraction, EPR, XAS, magnetometry, and CV.

As Ca²⁺ is a necessary component of the OEC, Chapter 4 discusses synthetic strategies for making highly structurally accurate models of the OEC containing both Mn and Ca in the Mn₃CaO₄ cubane + dangling Mn geometry. Structural and electrochemical characterization of the first Mn₃CaO₄ heterometallic cubane complex— and comparison to an all-Mn Mn₄O₄ analog—suggests a role for Ca²⁺ in the OEC. Modification of the Mn₃CaO₄ system by ligand substitution affords low symmetry Mn₃CaO₄ complexes that are the most accurate models of the OEC to date.

Finally, in Chapter 5 the reactivity of the Mn₃CaO₄ cubane complexes toward O- atom transfer is discussed. The metal M strongly affects the reactivity. The mechanisms of O-atom transfer and water incorporation from and into Mn₄O₄ and Mn₄O₃ clusters, respectively, are studied through computation and ¹⁸O-labeling studies. The μ3-oxos of the Mn₄O₄ system prove fluxional, lending support for proposals of O^2– fluxionality within the OEC.

Correlação entre o perfil fenotípico, genotípico e a virulência de isolados geofílicos, antropofílicos e zoofílicos de Sporothrix schenckii

Sporothrix schenckii é um fungo dimórfico e agente etiológico da esporotricose, uma micose profunda que apresenta diferentes manifestações clínicas. As diversas manifestações clínicas desta e de outras doenças infecciosas podem ser relacionadas ao status imune do hospedeiro, a fatores de virulência do patógeno ou a diferentes genótipos. Dados anteriores do nosso grupo demonstram que diferenças na expressão de adesinas do S. schenckii para fibronectina estão diretamente relacionadas à virulência de diferentes cepas. Neste trabalho visamos avaliar caracteres morfológicos bioquímicos e genotípicos de doze isolados de geofílicos, zoofílicos e antropofílicos de S. schenckii, de diferentes origens geográficas, que apresentam diferentes graus de virulência. Foi analisada a morfologia das formas de micélio e levedura de cada isolado. Foi observado que a fase de micélio dos isolados estudados apresentaram morfologia típica com hifas finas e septadas, com conídios obovóides ou ovóides alongados. As leveduras apresentaram pleomorfismo típico da espécie, com células variando do formato ovóide ao alongado. Verificamos ainda a expressão de adesinas para fibronectina e laminina, do antígeno gp70 e, o padrão de bandas antigênicas reconhecidas por anticorpos IgG presentes em soro de pacientes com esporotricose ou de camundongos infectados. Para isso, foram extraídas proteínas de superfície da forma de levedura de cada isolada, sendo os extratos ensaiados por Western blot. Nestes ensaios observamos que os isolados mais virulentos de S. schenckii expressavam mais adesinas para fibronectina e laminina. A presença da gp70 foi detectada em dez dos doze isolados, sendo que apenas os isolados zoofílicos não expressam esta glicoproteína. O padrão antigênico foi variável entre os isolados, não havendo clara relação com a origem e/ou distribuição geográfica. Os dados fenotípicos foram confrontados com dados genotípicos. Para isso, sequenciamos os loci da calmodulina (CAL) e do Internal Transcribed Spacer 1/2 (ITS 1/2) a fim de averiguar se haviam diferenças genotípicas entre os isolados estudados. As análises do sequenciamento do loci CAL e ITS, contudo, apontam a divisão dos isolados em duas espécies filogenéticas, S. schenckii e S. brasiliensis não correlacionada com a distribuição geográfica dos mesmos. Nosso estudo reforça a hipótese de haver uma correlação entre virulência e expressão de adesinas, porém, sem qualquer relação entre a distribuição geográfica dos isolados zoofilicos, antropofílicos ou geofílicos, bem como dos genótipos encontrados.

Studies on heterotrophic nitrification in a lake. [Translation from: Z.allg.Mikrobiol. 12 567-574, 1973. ]

In a lake the nitrogen compounds are liable to regular cycling in which nitrate is reduced and ammonium oxidised. As a nitrate maximum is regularly established in the upper part of the hypolimnion of a stratified summer lake, the authors have dealt in particular with the oxidising side of the nitrogen cycle. Described here are partial results of the nitrification in Plusssee. The Plusssee was chosen, since it is almost entirely without inflows, and, lying in a wooded basin, is well protected from the wind, and therefore stably stratified. In order to determine the number of autotrophic nitrificants the distribution of the Nitrosomonas and Nitrobacter spores in the lake were analysed. From the estimates on the determination of spore numbers of the heterotrophic nitrificants, 14 species in the pure culture were isolated and examined from morphological, biochemical and taxonomic viewpoints.

Agonistas PPAR (Rosiglitazona, Bezafibrato e Fenofibrato) e alterações bioquímicas e estruturais em órgãos-alvo de camundongos C57BL/6 alimentados com dieta hiperlipídica rica em sacarose

Este trabalho teve o objetivo de estudar o efeito de medicamentos com diferentes ações agonista PPAR (rosiglitazona, fenofibrato e bezafibrato) sobre o perfil lipídico, glicídico e alterações na massa corporal e morfologia do tecido adiposo e pancreático em modelo de diabetes e sobrepeso induzido por dieta. Camundongos C57BL/6 (2 meses de idade) foram alimentados com dieta padrão (SC, n=10) ou dieta hiperlipídica rica em sacarose (HFHS, n=40) por 6 semanas. Logo após, os animais HFHS foram subdividos em: HFHS não tratado e HFHS tratado com rosiglitazona (HFHS-Ro), fenofibrato (HFHS-Fe) ou bezafibrato (HFHS-Bz) (5 semanas). Os camundongos alimentados com dieta HFHS apresentaram maior glicemia e insulina de jejum (+33% e +138%, respectivamente), intolerância à glicose, resistência à insulina, aumento da massa corporal (MC) (+20%) e adiposidade, hipertrofia de adipócitos e redução da imunocoloração para adiponectina no tecido adiposo. No pâncreas houve aumento da massa (+28%), acúmulo de gordura (+700%), hipertrofia da ilhota (+38%) e redução da imunocoloração para GLUT-2 (-60%). A rosiglitazona diminuiu a glicemia e insulina de jejum, porém induziu o ganho de MC e hipertrofia cardíaca. O fenofibrato estabilizou a MC, enquanto o bezafibrato levou a perda de MC. Apenas o bezafibrato impediu a hipertrofia da ilhota. A imunocoloração para GLUT-2 foi aumentada por todos os medicamentos, e não houve alterações na imunocoloração para o PPARα. Sinais morfológicos de pancreatite foram vistos no grupo HFHS-Fe, apesar dos níveis normais de amilase e lipase séricos. A rosiglitazona exacerbou a infiltração intrapancreática de gordura (+75% vs. HFHS), e o bezafibrato aumento a imunocoloração para o PPARβ/δ nas ilhotas pancreáticas. Em conclusão, o bezafibrato apresentou um efeito mais amplo sobre as alterações metabólicas, morfológicas e biométricas decorrentes da dieta HFHS, sugerindo que a inibição das três isoformas do PPAR seria melhor do que a inibição de apenas uma isoforma. A rosiglitazona exacerbou o ganho de MC, a infiltração de gordura no pâncreas e induziu hipertrofia cardíaca, assim, é necessário cautela ao prescrever este medicamento a um paciente obeso.

Análisis bioquímico e histoquímico de la variabilidad producida por cambios de temperatura en muestras del banco de especimenes.

[es]En las últimas décadas está proliferando la creación de nuevos Bancos de Especímenes Ambientales. Es fundamental en ellos disponer de métodos de congelación que garanticen la óptima conservación de las muestras, de forma que sean fiables los resultados obt enidos en las diversas investigaciones realizadas con ellas, para ser utilizadas por futuros investigadores. Este trabajo se ha realizado para conseguir dicho objetivo en relación a el BBEBB (Biscay Bay Environmental Bioespecimen Bank) de la Estación Marin a de Plentzia (PIE - U P V/EHU). Como muestra se han utilizado mejillones ( Mytilus galloprovincialis ) y mediante análisis bioquímico e histoquímico se ha estudiado la variabilidad producida por diferentes métodos de congelación en una serie de biomarcadores pr eviamente seleccionados. La conclusión ha sido que los biomarcadores varían dependiendo del método de congelación. Pero, en general, de forma poco significativa. Por lo tanto cualquiera de los procedimientos de congelación puede ser utilizado en los difere ntes biobancos con garantías. No obstante y para una mayor fiabilidad es conveniente reincidir en este trabajo utilizando otras variables como animales de localidades y/o épocas diferentes

Studies on T-even bacteriophage DNA

Part I. The regions of sequence homology and non-homology between the DNA molecules of T2, T4, and T6 have been mapped by the electron microscopic heteroduplex method. The heteroduplex maps have been oriented with respect to the T4 genetic map. They show characteristic, reproducible patterns of substitution and deletion loops. All heteroduplex molecules show more than 85% homology. Some of the loop patterns in T2/T4 heteroduplexes are similar to those in T4/T6.

We find that the rII, the lysozyme and ac genes, the D region, and gene 52 are homologous in T2, T4, and T6. Genes 43 and 47 are probably homologous between T2 and T4. The region of greatest homology is that bearing the late genes. The host range region, which comprises a part of gene 37 and all of gene 38, is heterologous in T2, T4, and T6. The remainder of gene 37 is partially homologous in the T2/T4 heteroduplex (Beckendorf, Kim and Lielausis, 1972) but it is heterologous in T4/T6 and in T2/T6. Some of the tRNA genes are homologous and some are not. The internal protein genes in general seem to be non-homologous.

The molecular lengths of the T-even DNAs are the same within the limit of experimental error; their calculated molecular weights are correspondingly different due to unequal glucosylation. The size of the T2 genome is smaller than that of T4 or T6, but the terminally repetitious region in T2 is larger. There is a length distribution of the terminal repetition for any one phage DNA, indicating a variability in length of the DNA molecules packaged within the phage.

Part II. E. coli cells infected with phage strains carrying extensive deletions encompassing the gene for the phage ser-tRNA are missing the phage tRNAs normally present in wild type infected cells. By DNA-RNA hybridization we have demonstrated that the DNA complementary to the missing tRNAs is also absent in such deletion mutants. Thus the genes for these tRNAs must be clustered in the same region of the genome as the ser-tRNA gene. Physical mapping of several deletions of the ser-tRNA and lysozyme genes, by examination of heteroduplex DNA in the electron microscope, has enabled us to locate the cluster, to define its maximum size, and to order a few of the tRNA genes within it. That such deletions can be isolated indicates that the phage-specific tRNAs from this cluster are dispensable.

Part III. Genes 37 and 38 between closely related phages T2 and T4 have been compared by genetic, biochemical, and hetero-duplex studies. Homologous, partially homologous and non-homologous regions of the gene 37 have been mapped. The host range determinant which interacts with the gene 38 product is identified.

Part IV. A population of double-stranded ØX-RF DNA molecules carrying a deletion of about 9% of the wild-type DNA has been discovered in a sample cultivated under conditions where the phage lysozyme gene is nonessential. The structures of deleted monomers, dimers, and trimers have been studied by the electron microscope heteroduplex method. The dimers and trimers are shown to be head-to-tail repeats of the deleted monomers. Some interesting examples of the dynamical phenomenon of branch migration in vitro have been observed in heteroduplexes of deleted dimer and trimer strands with undeleted wild-type monomer viral strands.

Estudo das alterações microcirculatórias na população idosa comparadas com adultos jovens

O envelhecimento populacional é um fenômeno mundial, assim como o predomínio de mortes por doenças cardiovasculares. Estudos demonstram que o envelhecimento acarreta aumento da rigidez vascular e perturbações na reatividade macrovascular. O presente estudo comparou a microcirculação deste processo com adultos jovens através da pletismografia de oclusão venosa (POV) e da videocapilaroscopia do leito periungueal (VC). Para isto, desenvolveu-se um estudo transversal com dois grupos: idade entre 18 e 30 anos (n=16) e outro grupo com idade igual ou superior a 60 anos (n=21), além da subdivisão deste grupo em três subgrupos: idosas saudáveis (n=8), idosas em tratamento de hipertensão arterial (IDHAS,n=6) e idosas em tratamento de dislipidemia (IDDIS,n=6). Foram realizadas avaliações clínica, antropométrica, bioquímica e microcirculatória. Como resultados, a VC mostrou aumento dos diâmetros capilares aferente, apical e eferente e redução da relação velocidade máxima/ velocidade basal de deslocamento de hemácias para grupo de idosas e todos os subgrupos. A POV revelou diminuição da vasodilatação endotélio-dependente em todos os grupos estudados e a vasodilatação endotélio-independente alterou-se apenas em IDHAS e IDDIS. Como conclusões houve, no envelhecimento, alterações estruturais e funcionais da microcirculação assim como redução da vasodilatação endotélio-dependente. A vasodilatação endotélio-independente manteve-se inalterada, indicando que a célula muscular lisa da parede vascular permanece preservada, porém sofre alterações nos grupos IDHAS e IDDIS.

Consumo materno de dois compostos bioativos da semente da linhaça sobre parâmetros bioquímicos e hormonais das mães e proles durante a lactação

Avaliamos o efeito do consumo materno de SDG (Diglicosídeo Secoisolariciresinol) e de óleo de Linhaça+SDG sobre parâmetros bioquímicos e hormonais das ratas e das proles machos e fêmeas na lactação. As ratas lactantes foram separadas em: controle (C), ração controle cuja proteína foi caseína; (SDG): ração C com 400mg de SDG/Kg de ração; OLSDG: ração C com 400mg de SDG/Kg de ração e 7% de óleo de linhaça. No 14 e 20 dias de lactação as ratas foram ordenhadas e no 21 dia foram sacrificadas por punção cardíaca. Leite e soro foram coletados para avaliação bioquímica e hormonal. Hormônios foram quantificados por radioimunoensaio. As proles machos e fêmeas foram sacrificadas aos 14 e 21 dias de idade. Os animais foram eviscerados para análise da composição corporal. Monitoramos a ingestão alimentar e a massa corporal (MC) durante o período experimental. As ratas SDG apresentaram maior gordura corporal (GC; +39%), enquanto as OLSDG menor conteúdo mineral (-20%) e trigliceridemia (TG) (-39%). As ratas SDG e OLSDG apresentaram hiperprolactinemia (+389% e 153%, respectivamente) sem alteração na concentração de estradiol. No 14 dia de lactação, o leite das ratas OLSDG apresentou menores teores de lactose(-17%) e de proteínas (-20%) e o das ratas SDG apenas menor teor de proteína (-21%). A partir do 13 dia de lactação tanto os machos quanto as fêmeas OLSDG apresentaram menor MC (-14%, -16%, respectivamente). No 14 dia de lactação os machos SDG e OLSDG apresentaram menor gordura corporal (-24%, -55%, respectivamente ) e a prole SDG maior massa de gordura visceral (+39%). Os machos SDG apresentaram maiores concentrações de TG (+105%) e hipoprolactinemia (-41%). Os machos OLSDG também apresentaram hipoprolactinemia (-41%). As fêmeas SDG e OLSDG apresentaram maior estradiol aos 14 dias (+86% e +176%) que se normalizou aos 21 dias, maior colesterolemia (+16%) e as SDG apresentaram maior trigliceridemia (+74%). Aos 21 dias os machos e as fêmeas SDG e OLSDG apresentaram menor trigliceridemia (-48%, -54%,42% e -59%, respectivamente). Os dois componentes principais da semente de linhaça produzem alterações bioquímicas e hormonais tanto nas mães, quanto nas proles, independente do sexo. Entretanto, as alterações observadas diferem entre mães e prole e de acordo com o gênero. Entre as alterações mais importantes ressaltamos a hiperprolactinemia materna que pode ser um dos motivos para a hipoprolactinemia da prole e a hipertrigliceridemia causada pela ingestão de SDG pelas mães.

Efeito da 1,10-fenantrolina e seus derivados complexados em metal na atividade proteolítica de Leishmania braziliensis

Leishmanioses são um grupo de doenças com um largo espectro de manifestações clínicas, as quais variam desde lesões cutâneas até o envolvimento visceral severo, podendo levar ao óbito. A leishmaniose é, ainda hoje, uma doença negligenciada, estando entre os agravos prioritários do programa de pesquisa sobre doenças da pobreza da Organização Mundial da Saúde (OMS). Além de não haver vacinas disponíveis, a terapia é baseada em medicamentos injetáveis que causam sérios efeitos colaterais, tornando o tratamento inviável para muitos países endêmicos. Drogas derivadas de metal representam um novo arsenal terapêutico antimicrobiano e anti-câncer. Os inibidores de peptidase/agentes quelantes tais como 1,10-fenantrolina e seus derivados, no estado livre de metal ou como ligantes com metais de transição, interferem com a função de vários sistemas biológicos. Em trabalhos anteriores, nosso grupo descreveu que o parasito L. braziliensis produziu moléculas gp63 sensíveis a 1,10-fenantrolina. No presente trabalho, demonstramos a distribuição celular da molécula gp63 em uma cepa virulenta de L. braziliensis por meio de análises bioquímicas e imuno-histoquímica. Depois disso, relatamos os efeitos inibitórios de três compostos derivados da 1,10-fenantrolina, 1,10-fenantrolina-5,6-diona (phendio), [Cu(phendio)2] e [Ag(phendio)2], nas atividades metalopeptidases celulares e extracelulares produzidas por promastigotas de L. braziliensis, bem como as suas ações sobre a viabilidade do parasita e na interação com as células de macrófagos murinos. As moléculas gp63 foram detectadas em compartimentos de parasitos, incluindo membrana citoplasmatica e bolsa flagelar. O tratamento de promastigotas de L. braziliensis durante 1 hora com 1,10-fenantrolina e seus derivados resultou numa inibição significativa da viabilidade celular e mostrou um mecanismo de ação irreversível. Estes inibidores de metalopeptidases induziram apoptose em promastigotas de L. braziliensis, demonstrada através da marcação com anexina/iodeto de propídio e ensaio TUNEL. O pré-tratamento de promastigotas com os inibidores de metalopeptidases induziram uma diminuição na expressão de moléculas de superfície gp63, assim como uma redução significativa no índice de associação com macrófagos. Em paralelo, macrófagos infectados com L. braziliensis e tratados com 1,10-fenantrolina e seus derivados promoveram uma potente redução sobre o número de amastigotas intracelulares. O tratamento de macrófagos com 1,10-fenantrolina e seus derivados não induziram o aumento de óxido nítrico. A ação combinatória sobre a capacidade de crescimento entre os compostos derivados da 1,10-fenantrolina e Glucantime, quando ambos foram utilizados em concentracões sub-inibidoras, também foi observada. In vivo os compostos derivados da 1,10-fenantrolina e seus drivados foram capazes de controlar o tamanho das lesões a partir da terceira semana de tratamento em relação ao controle não tratado em hamsters infectados quando administrado por via intraperitoneal. Os animais tratados com os compostos apresentaram maior resposta intradérmica (DTH) aos antígenos de L. braziliensis. Coletivamente, a 1,10-fenantrolina e seus derivados metálicos apresentam uma nova perspectiva de estudos para o desenvolvimento de novos fármacos anti-L. braziliensis

Emprego dos processos de eletrofloculação e osmose inversa no tratamento de águas oleosas

A descarga desenfreada de águas residuais no meio ambiente, ao longo dos últimos anos, vem acelerando o processo de contaminação e degradação dos corpos hídricos no mundo. Tais rejeitos apresentam elevada carga de contaminantes e de concentração de matéria orgânica o que leva a mortandade das espécies pela concorrência ao oxigênio e, em casos extremos, a aceleração dos processos de eutrofização. Pensando nisso, o presente trabalho estudou um sistema híbrido, em batelada, de tratamento de águas oleosas simuladas em laboratório pela adição de um determinado óleo lubrificante em uma solução aquosa de agentes emulsificantes e eletrólito suporte. O sistema de tratamento foi composto de duas etapas, onde na primeira avaliou-se o uso da técnica da eletrofloculação, responsável por quebrar a estabilidade das emulsões óleo/água e de uma segunda que avaliou o uso de processos de separação com membranas visando à remoção do metal adicionado ao efluente na etapa anterior. O sistema de eletrofloculação foi avaliado em relação ao uso de eletrodos de alumínio e ferro com correntes elétricas de 1A, 2A e 3A, nos modos contínuo e alternado. Os resultados apontaram um maior consumo evidente de massa de eletrodos quando do uso da corrente contínua, 4,0337g 0,0132 para o alumínio e 3,8260g 0,0181 para o ferro ao passo que o consumo foi de 2,1400g 0,0099 para o alumínio e 2,4121g 0,0127 para o ferro quando do o uso da corrente alternada. Foram alcançadas remoções máximas de 98 % 0 da DQO, 99,77 % 0,27 de remoção da cor e 100 % 0 de remoção da turbidez para o uso de corrente alternada e eletrodos de alumínio enquanto se alcançaram remoções máximas 96 % 1 da DQO, 99,46 % 0,82 de remoção da cor e também 100 % 0 de remoção da turbidez no uso de eletrodos de ferro. Na segunda etapa do estudo, a osmose inversa, o sistema utilizado atingiu rejeições de 99,53 % 0,12; 99,56 % 0,13 e de 98,87 % 0,36, para pressões respectivas de 10, 20 e 30 bar. Além disso, foram obtidos fluxos crescentes de permeado 10,87 L/h.m2 0,25; 15,67 L/h.m2 0,53; 18,49 L/h.m2 0,74 com o também aumento da pressão. Ao final do estudo alcançou-se um efluente final com baixa carga orgânica e de metais, estando o mesmo apto ao lançamento nos corpos receptores. Entretanto, mecanismos de controle, sobretudo de pH devem ser incluídos no projeto desses sistemas uma vez que esse parâmetro sofre alterações ao longo do processo

Neurotoxicidade de pesticidas organofosforados durante o desenvolvimento: alterações bioquímicas e comportamentais

Pesticidas organofosforados são amplamente usados e seu uso constitui um grave problema de saúde pública. A ação clássica destes compostos é a inibição irreversível da acetilcolinesterase, promovendo acúmulo de acetilcolina nas sinapses e hiperestimulação colinérgica. No entanto, as consequências da exposição a baixas doses podem se estender a outros mecanismos de ação e sistemas neurotransmissores. Considerando que crianças constituem um grupo particularmente vulnerável aos efeitos de pesticidas, neste trabalho investigamos os efeitos da exposição aos organofosforados metamidofós (MET) e clorpirifós (CPF) durante o desenvolvimento sobre os sistemas colinérgico e serotoninérgico e sobre o comportamento de camundongos. Para isso, camundongos suíços foram expostos a injeções subcutâneas de MET, clorpirifós ou veículo do terceiro (PN3) ao nono (PN9) dias de vida pós-natal. As doses de exposição foram previamente escolhidas através da construção de uma curva dose-resposta que identificou como mais adequadas para este estudo as doses de 1mg/kg de MET e 3mg/kg de CPF, as quais promoveram em torno de 20% de inibição da acetilcolinesterase. Em PN10, parte dos animais foi sacrificada e foram avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico no tronco encefálico e córtex cerebral. De PN60 a PN63, os animais foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais. Em seguida, estes animais também foram sacrificados tendo sido avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico. Em PN10, MET e CPF causaram alterações que sugerem aumento da atividade colinérgica respectivamente no tronco e córtex em fêmeas. No sistema serotoninérgico, apenas CPF promoveu alterações, aumentando a ligação ao receptor 5HT1A e transportador 5HT em fêmeas e diminuindo na ligação ao 5HT2. Em PN63, a atividade da acetilcolinesterase foi reestabelecida em todos os grupos. Ainda assim, MET diminuiu a atividade da colina acetiltransferase no córtex e a ligação ao transportador colinérgico no tronco. Quanto aos efeitos do CPF, no tronco, houve redução da atividade da colina acetiltransferase em fêmeas e aumento em machos. Sobre o sistema serotoninérgico, MET e CPF promoveram diminuições no 5HT1A respectivamente no tronco e córtex das fêmeas e CPF aumentou a ligação no córtex de machos. A ligação ao 5HT2 foi aumentada após o tratamento com MET e ao transportador 5HT foi diminuída em fêmeas após o tratamento com clorpirifós. Sobre o comportamento, identificamos comportamento associado à depressão em animais expostos a MET e aumento dos níveis de ansiedade, além de prejuízo de aprendizado/memória após exposição à CPF. Desta forma, nossos resultados indicam que a exposição à metamidofós e clorpirifós durante o desenvolvimento é capaz de alterar, de diferentes formas, a atividade colinérgica e serotoninérgica, mesmo que as doses de exposição sejam toxicologicamente equivalentes. Foram verificados efeitos nas vias neuroquímicas logo após a exposição e após um longo período de interrupção do tratamento, indicando efeitos tardios em sistemas importantes que podem estar associados às alterações comportamentais. Finalmente, o presente estudo reforça a associação epidemiológica entre pesticidas e alterações psiquiátricas e a capacidade da programação de alterações a longo-prazo quando a exposição se dá durante o desenvolvimento.

Agonista PAN-PPAR (receptores ativadores de proliferação peroxissomal) e alterações hepáticas na prole adulta de camundongos de mães obesas

O objetivo do presente estudo foi avaliar se o Bezafibrato, um agonista PAN-PPAR, é capaz de aliviar a doença não alcoólica do fígado gorduroso (NAFLD) na prole de machos de mães C57BL/6 obesas. Fêmeas virgens foram alimentadas com uma dieta HL (hiperlipídica, 49% de lipídios) ou uma dieta C (controle, 10% de lipídios) por oito semanas antes do acasalamento e durante os períodos de gestação e lactação. A prole de machos foi subdividida em quatro grupos: C (dieta controle para as mães e filhotes); C/BZ (dieta controle para as mães e filhotes com tratamento com Bezafibrato[100mg/Kg]); HL (dieta HL para as mães e dieta controle para os filhotes); e HL/BZ (dieta HL para as mães e dieta controle para os filhotes com tratamento com Bezafibrato [100mg/Kg]). O tratamento com Bezafibrato começou na 12 semana e se manteve por três semanas. Análise do metabolismo, bioquímica, estereológica e por western-blotting foram realizadas. A dieta HL causou um fenótipo de sobrepeso nas mães e acarretou em uma intolerância oral à glicose com aumento da glicemia de jejum. A prole HL apresentou hiperfagia, ganho de massa corporal, altos níveis de triglicerídeo hepático e plasmático, esteatose hepática e aumento da expressão de proteínas lipogênicas concomitante com diminuição do receptor ativador de proliferação peroxissomal alfa (PPARα), que é responsável pela β-oxidação e aumento do receptor ativador de proliferação peroxissomal gama (PPARγ) e do elemento regulador de esterol ligante da proteína 1 (SREBP-1c) proteínas envolvidas na lipogênese hepática. Por outro lado, o tratamento com o Bezafibrato reverteu o quadro da programação metabólica no fígado, com uma melhora dos parâmetros morfológicos, bioquímicos e moleculares do fígado dos animais, com um aumento da ativação de PPARα em associação a uma diminuição do PPARγ e não alterando a expressão de SREBP-1c. Em conclusão, nós demonstramos que o tratamento com Bezafibrato melhora a NAFLD causada pela obesidade materna.

Alterações histopatológicas pancreáticas, placentárias e na matriz extracelular hipofisária durante a diabetes mellitus gestacional

A Diabetes Mellitus Gestacional (DMG) pode ser definida como intolerância a carboidrato durante a gravidez e estima-se que pode afetar 10-22% de todas as pacientes grávidas. Durante a gravidez podem surgir diversas complicações para o feto como risco elevado de aborto espontâneo, anormalidades congênitas e morbidade e mortalidade neonatal. Entretanto, podem surgir também alterações morfofuncionais em diversos órgãos da mãe diabética, porém isso não é bem estabelecido. Investigar se haverá ou não alterações bioquímicas e histopatológicas em diversos órgãos, como hipófise, útero, placenta e pâncreas de ratas grávidas com diabetes mellitus durante e no final da gravidez e compará-las . Além disso, investigar se há alteração na matriz extracelular (MEC) da hipófise desses animais. No 5 dia de vida, ratas Wistar foram divididas em dois grupos: um tratado com estreptozotocina (Grupo Diabético / DIAB), na dose de 90 mg/kg, subcutâneo e outro grupo, que foi tratado com veículo (tampão citrato/CTR). Aos 90 dias de vidas, foram submetidas ao cruzamento. Após isso, foram sacrificadas no 11 e 21 dia de gravidez. Foram avaliados glicemia e bioquímica maternal e número de implantes .O pâncreas, útero, placenta e hipófises foram coradas com Hematoxilina e Eosina e somente as hipófises foram coradas com Massom e Picrosirius, para avaliação da MEC.Os animais diabéticos tanto do 11 quanto do 21 dia apresentaram uma redução no número de implantes, menor peso e maior glicemia e colesterol total, em relação aos animais controle independente do dia da gravidez. Não foi verificada diferença dos níveis de triglicerídeos entre os grupos não diabéticos e diabéticos, independente dos dias. Entretanto, os animais diabéticos que finalizaram o período de gestação apresentaram uma maior glicemia maternal em relação ao grupo diabético do 11 dia. Pâncreas de ratas diabéticas do 21 dia apresentaram vacuolização intracitoplasmática das ilhotas, insulite,migração de células inflamatórias, espessamento da parede do vaso e fibrose periductal e vascular. Essas alterações foram verificadas com bem menor intensidade nos animais diabéticos do 11 dia. Foi verificado que a placenta de animais diabéticos apresenta congestão na interface materno-fetal, migração celular, maior concentração de vasos maternos e fetais, mas em forma irregular , necrose e vacuolização. A hipófise de animais diabéticos mostraram células cromófobas agregadas, aumento da espessura de fibras de colágeno vermelhas da MEC, em contraste com o controle, que foi visualizado fibras em verde e em formato de feixe. A diabetes desempenhou um total remodelamento da hipófise. Gravidez de animais diabeticos mostraram maior dano ao pâncreas e placenta, especialmente no final da gravidez. Em consequência dessa alterações, esses animais diabéticos apresentaram hiperglicemia, maior colesterol total, porém menor peso materno, número de implantes e sem alterações nos triglicerídeos. Esse é o primeiro estudo a demonstrar remodelamento tecidual em alguns elementos da MEC na hipófise, como espessamento da camada da MEC e fibras de colágeno em verde. Alterações da MEC da hipófise são provavelmente devido ao processo de diabetes na gestação.

Efeitos da ingestão materna de sorbitol na lactação sobre o perfil nutricional, bioquímico e toxicológico das proles amamentadas

Sorbitol é um poliol encontrado em produtos para fins especiais, como diet e light, Dentro deste contexto, incluem-se as lactantes como grandes consumidoras, almejando o retorno mais rápido ao peso pré-gestacional. Devido à grande carência em dados referentes às consequências metabólicas do consumo excessivo destes tipos de produtos, o objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos da ingestão materna de sorbitol na lactação sobre os perfis nutricional, bioquímico e toxicológico nas proles amamentadas. O teste da Salmonella/microssoma foi utilizado, inicialmente, na avaliação mutagênica e citotóxica com linhagens de S. enterica sorovar Typhimurium (TA97, TA98, TA100, TA102, TA104 e TA1535). Verificamos a capacidade de reversão da mutação (I.M.) e sobrevivência (%), em diferentes concentrações (0,4; 4; 40; 400; 4000 e 5000 μg/placa). Os resultados foram considerados positivos para valores de I.M. ≥ 2,0. Ratas wistar lactantes (6 por grupo experimental), cada uma com 6 filhotes, receberam sorbitol (0,00015 mg/g/dia; 0,0015 mg/g/dia e 0,15 mg/g/dia), nos primeiros 14 dias da lactação. Neste período, avaliamos a biometria das mães e proles, consumo de ração e ingestão hídrica das mães. Após a lactação, as ratas mães foram ordenhadas, e, junto com as proles, sacrificadas por punção cardíaca, para coleta de sangue total. Os fígados das proles foram submetidos ao método de perfusão, para obtenção de hepatócitos em cultura primária, ao final dos 14 dias de lactação. Os fêmures das proles foram retirados, para obtenção da medula óssea. A bioquímica de sangue das proles (glicose, triglicerídeo, colesterol total, LDL, proteínas totais, albumina, ALT, AST, cálcio total e ionizado) foi analisada, assim como a bioquímica do leite ordenhado (triglicerídeos). Os testes do micronúcleo em medual óssea e hepatócitos, assim como o teste Cometa em sangue total, foram utilizados para avaliação genotóxica e citotóxica, de acordo com as diretrizes da OECD. Os resultados mostraram que, em concentrações mais baixas (0,00015 e 0,0015 mg/g), o sorbitol induziu o ganho de peso, principalmente na menor concentração (0,00015 mg/g), e alterações no perfil lipídico do sangue em todas as concentrações. As quantidades de triglicerídeo no leite variaram em função da dose ingerida, reduzida na maior concentração (0,15 mg/g) e aumentada na menor (0,00015 mg/g). A maior concentração (0,15 mg/g) resultou em perda de peso das mães e proles, diminuição de proteínas viscerais totais, albumina e aumento de enzimas hepáticas (ALT e AST) nas proles. Os resultados do teste da Salmonella/microssoma não indicaram mutagenicidade, entretanto, uma relação de dependência entre dose e Índice de Mutagenicidade (I.M.). Ambos os testes, micronúcleos de medula óssea e hepatócitos, apresentaram uma citotoxicidade dose dependente, estatisticamente significativa em relação ao grupo controle, corroborando com a genotoxicidade do teste Cometa e dependência de dose encontrada no teste da Salmonella/microssoma. Em concentrações mais baixas, parece existir modulação das vias lipogênicas, em contrapartida, nas mais altas a toxicidade parece dificultar tais alterações, induzindo o efeito contrário. Concluimos que o consumo excessivo de sorbitol resulta em alterações metabólicas e toxicológicas em lactentes, mesmo sendo considerado seguro pelo FDA e ANVISA.