Photocytotoxic ternary copper(II) complexes of histamine Schiff base and pyridyl ligands

Ternary copper(Il) complexes of salicylaldehyde-histamine Schiff base (HL) and pyridyl ligands, viz. Cu(bpy)(L)](ClO4) (1) and Cu(dppz)(L)](C104) (2), where bpy is 2,2'-bipyridine (in 1) and dppz is dipyrido3,2-a:2',3'-c]phenazine (in 2), were synthesized, characterized and their DNA binding, photo-activated DNA cleavage activity and photocytotoxicity studied. The 1:1 electrolytic one-electron paramagnetic complexes showed a d-d band near 670 nm in aqueous DMF (1:1 v/v). The crystal structure of complex 1 showed the metal in CuN4O distorted square-pyramidal geometry. Complex 2 intercalatively binds to calf-thymus (ct) DNA with a binding constant (K-b) of similar to 10(5) M-1. It exhibited moderate chemical nuclease activity but excellent DNA photocleavage activity in red light of 647 nm forming (OH)-O-center dot radicals. It showed remarkable photocytotoxicity in human cervical cancer cells (HeLa) giving IC50 of 1.6 mu M in visible light (400-700 nm) with low dark toxicity. The photo-induced cell death is via generation of oxidative stress by reactive oxygen species.

Toxicity and imaging of multi-walled carbon nanotubes in human macrophage cells.

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) have been proposed for use in many applications and concerns about their potential effect on human health have led to the interest in understanding the interactions between MWNTs and human cells. One important technique is the visualisation of the intracellular distribution of MWNTs. We exposed human macrophage cells to unpurified MWNTs and found that a decrease in cell viability was correlated with uptake of MWNTs due to mainly necrosis. Cells treated with purified MWNTs and the main contaminant Fe(2)O(3) itself yielded toxicity only from the nanotubes and not from the Fe(2)O(3). We used 3-D dark-field scanning transmission electron microscopy (DF-STEM) tomography of freeze-dried whole cells as well as confocal and scanning electron microscopy (SEM) to image the cellular uptake and distribution of unpurified MWNTs. We observed that unpurified MWNTs entered the cell both actively and passively frequently inserting through the plasma membrane into the cytoplasm and the nucleus. These suggest that MWNTs may cause incomplete phagocytosis or mechanically pierce through the plasma membrane and result in oxidative stress and cell death.

Influence of nutrient intake on antioxidant capacity, muscle damage and white blood cell count in female soccer players

11 p.

GmcA Is a Putative Glucose-Methanol-Choline Oxidoreductase Required for the Induction of Asexual Development in Aspergillus nidulans

18 p.

Inability of Escherichia coli to Resuscitate from the Viable but Nonculturable State

Poster presentado 10th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME10) september 2-7 2007, Faro

Antioxidant defense system and family environment in adolescents with family history of psychosis

[EN] Our objective was to determine antioxidant defence activity in healthy controls (HC) and healthy unaffected second-degree relatives of patients with early onset psychosis (HC-FHP),and to assess its relationship with familiar environment measured using the Family Environment Scale (FES). Methods: We included 82 HC and 14 HC-FHP aged between 9 and 17 years. Total antioxidant status,lipid peroxidation, antioxidant enzyme activities and glutathione levels were determined in blood samples. Results:There was a significant decrease in the total antioxidant level in the HC-FHP group compared with the HC group (OR = 2.94; p = 0.009), but no between-group differences in the Global Assessment of Functioning (GAF) scale scores. For the FES, the HC-FHP group had significantly higher scores in the cohesion (p = 0.007) and intellectual-cultural dimensions (p=0.025). After adjusting for these two FES dimensions, total antioxidant status remained significantly different between groups (OR = 10.86, p = 0.009).

DNA Damage and Transcriptional Changes in the Gills of Mytilus galloprovincialis Exposed to Nanomolar Doses of Combined Metal Salts (Cd, Cu, Hg)

[ENG]Aiming at an integrated and mechanistic view of the early biological effects of selected metals in the marine sentinel organism Mytilus galloprovincialis, we exposed mussels for 48 hours to 50, 100 and 200 nM solutions of equimolar Cd, Cu and Hg salts and measured cytological and molecular biomarkers in parallel. Focusing on the mussel gills, first target of toxic water contaminants and actively proliferating tissue, we detected significant dose-related increases of cells with micronuclei and other nuclear abnormalities in the treated mussels, with differences in the bioconcentration of the three metals determined in the mussel flesh by atomic absorption spectrometry. Gene expression profiles, determined in the same individual gills in parallel, revealed some transcriptional changes at the 50 nM dose, and substantial increases of differentially expressed genes at the 100 and 200 nM doses, with roughly similar amounts of up- and down-regulated genes. The functional annotation of gill transcripts with consistent expression trends and significantly altered at least in one dose point disclosed the complexity of the induced cell response. The most evident transcriptional changes concerned protein synthesis and turnover, ion homeostasis, cell cycle regulation and apoptosis, and intracellular trafficking (transcript sequences denoting heat shock proteins, metal binding thioneins, sequestosome 1 and proteasome subunits, and GADD45 exemplify up-regulated genes while transcript sequences denoting actin, tubulins and the apoptosis inhibitor 1 exemplify down-regulated genes). Overall, nanomolar doses of co-occurring free metal ions have induced significant structural and functional changes in the mussel gills: the intensity of response to the stimulus measured in laboratory supports the additional validation of molecular markers of metal exposure to be used in Mussel Watch programs

A Trifluoromethyl Analogue of Celecoxib Exerts Beneficial Effects in Neuroinflammation

15 p.

New Oncogenic Drivers in Hepatocellular Carcinoma: Role of the RNA Binding Protein Hu antigen R

156 p. : graf.

Resveratrol prevents inflammation-dependent hepatic melanoma metastasis by inhibiting the secretion and effects of interleukin-18

Background: Implantation and growth of metastatic cancer cells at distant organs is promoted by inflammation-dependent mechanisms. A hepatic melanoma metastasis model where a majority of metastases are generated via interleukin-18-dependent mechanisms was used to test whether anti-inflammatory properties of resveratrol can interfere with mechanisms of metastasis. Methods: Two experimental treatment schedules were used: 1) Mice received one daily oral dose of 1 mg/kg resveratrol after cancer cell injection and the metastasis number and volume were determined on day 12. 2) Mice received one daily oral dose of 1 mg/kg resveratrol along the 5 days prior to the injection of cancer cells and both interleukin-18 (IL-18) concentration in the hepatic blood and microvascular retention of luciferase-transfected B16M cells were determined on the 18(th) hour. In vitro, primary cultured hepatic sinusoidal endothelial cells were treated with B16M-conditioned medium to mimic their in vivo activation by tumor-derived factors and the effect of resveratrol on IL-18 secretion, on vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) expression and on tumor cell adhesion were studied. The effect of resveratrol on melanoma cell activation by IL-18 was also studied. Results: Resveratrol remarkably inhibited hepatic retention and metastatic growth of melanoma cells by 50% and 75%, respectively. The mechanism involved IL-18 blockade at three levels: First, resveratrol prevented IL-18 augmentation in the blood of melanoma cell-infiltrated livers. Second, resveratrol inhibited IL-18-dependent expression of VCAM-1 by tumor-activated hepatic sinusoidal endothelium, preventing melanoma cell adhesion to the microvasculature. Third, resveratrol inhibited adhesion-and proliferation-stimulating effects of IL-18 on metastatic melanoma cells through hydrogen peroxide-dependent nuclear factor-kappaB translocation blockade on these cells. Conclusions: These results demonstrate multiple sites for therapeutic intervention using resveratrol within the prometastatic microenvironment generated by tumor-induced hepatic IL-18, and suggest a remarkable effect of resveratrol in the prevention of inflammation-dependent melanoma metastasis in the liver.

Participação do L-NAME, da L-arginina e da N-acetilcisteína no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos

O óxido nítrico (NO) constitui um dos mais importantes mediadores intra e extracelulares e tem sido descrita sua participação tanto em processos biológicos como patológicos. Nosso objetivo foi verificar se o aumento ou a diminuição do óxido nítrico apresenta um efeito benéfico na proteção do tecido pulmonar no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos. Para tanto, utilizamos o L-NAME (inibidor do NO), a L-arginina (substrato para a formação do NO) e os comparamos com a N-acetilcisteína (utilizada no tratamento da DPOC). Foram utilizados 65 camundongos C57BL/6 machos. Cinquenta animais foram divididos em grupos controle, fumaça de cigarro (FC), fumaça de cigarro + L-NAME (FC+LN), fumaça de cigarro + L-arginina (FC+LA), fumaça de cigarro + N-acetilcisteína (FC+NAC) (n=10, por grupo). Durante sessenta dias 40 animais foram expostos a 12 cigarros comerciais por dia, 3 vezes ao dia. Os grupos controle e FC foram submetidos à gavagens orogástricas com o veículo. Os grupos FC+LN, FC+LA, FC+NAC receberam gavagens diárias de L-NAME (60 mg/kg), L-arginina (120 mg/kg) ou NAC (200 mg/kg) respectivamente. Quinze animais (n = 5, por grupo) foram expostos ao ar ambiente e tratados apenas com L-NAME, L-arginina e NAC. Realizamos a análise do perfil das células do lavado broncoalveolar após o sacrifício. O pulmão direito foi removido para as análises histológicas do alargamento dos espaços aéreos determinado pela medida do diâmetro alveolar médio (Lm) e da densidade de superfície (Sv) dos septos alveolares. Os pulmões esquerdos foram removidos e homogeneizados para a as análises da atividade enzimática (SOD, CAT e MPO) e do sistema glutationa (GSH/GSSG), para a análise dos valores de nitrito e da expressão de 4-HNE, MMP-12, NE, TIMP-1, TIMP-2. Nossos resultados apontam que o L-NAME tem uma ação voltada para a matriz extracelular (via protease-antiprotease), enquanto que a L-arginina possui uma ação voltada para os oxidantes, assim como a NAC. Porém a NAC atua aumentando os níveis de glutationa, o que interfere diretamente nos oxidantes (via oxidante-antioxidante), enquanto a L-arginina interfere aumentando o burden oxidativo concomitante a um aumento da velocidade de ação dos oxidantes o que aumenta as células inflamatórias, mas diminui seu tempo de ação permitindo uma maior proteção. Concluímos que tanto o favorecimento para a produção e liberação do NOatravés da administração da L-arginina quanto a inibição do NOpela utilização do L-NAME foi eficiente na proteção do pulmão, apesar de não terem alcançado um resultado tão bom quanto a NAC.

Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

A via L-arginina-óxido nítrico em plaquetas de adolescente com obesidade e síndrome metabólica

A prevalência da obesidade e da síndrome metabólica (SM) vem aumentando dramaticamente em jovens e está se tornando um problema de saúde pública na maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Tanto a obesidade quanto a SM aumentam o número de pacientes expostos ao risco de doença cardiovascular. Estudos recentes mostram que uma redução na biodisponipilidade de óxido nítrico (NO) é um dos principais fatores que contribui para a ação deletéria da insulina nos vasos de pacientes adultos com obesidade e SM. O NO, potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, tem como precursor o aminoácido catiônico L-arginina que é transportado para o interior das plaquetas através do carreador y+L. Uma família de enzimas denominadas NO sintases (NOS) catalisa a oxidação da L-arginina em NO e L-citrulina e é composta de três isoformas: neuronal (nNOS), induzível (iNOS) e endotelial (eNOS). Os objetivos principais do presente estudo são de investigar diferentes etapas da via L-arginina-NO em plaquetas associando agregação plaquetária, concentração plasmática de L-arginina, estresse oxidativo, marcadores metabólicos, hormonais, clínicos e inflamatórios em pacientes adolescentes com obesidade e SM. Foram incluídos no estudo trinta adolescentes, sendo dez com obesidade, dez com SM, e dez controles saudáveis pareados por idade, sexo e classificação de Tanner (controles: n= 10, 15.6 0.7 anos; obesos: n= 10, 15 0.9 anos; SM: n= 10, 14.9 0.8 anos). O transporte de L-arginina (pmol/109céls/min) através do sistema y+L estava diminuído nos pacientes com SM (18.4 3.8) e obesidade (20.8 4.7), comparados aos controles (52.3 14.8). Houve uma correlação positiva do influxo de L-arginina via sistema y+L com os níveis de HDL-Colesterol. Por outro lado, foi encontrada uma correlação negativa do influxo de L-arginina com os níveis de insulina, os índices Homa IR, relacionado a RI, Homa Beta, relacionado a função da célula beta e também com os índices de Leptina. Em relação a produção de NO, a obesidade e a SM não afetaram a atividade e expressão das enzimas NOS. A atividade da superóxido dismutase (SOD), através da mensuração da inibição da auto-oxidação da adrenalina, mostrou diferença significativa nas plaquetas de pacientes com obesidade (4235 613,2 nMol/mg de proteína), quando comparada aos controles (1011 123,6 nmol/mg de proteína) e SM (1713 267,7 nmol/mg de proteína). A nível sistêmico, foi também evidenciada uma ativação desta enzima anti-oxidante no soro de pacientes obesos, em relação aos controles. A peroxidação lipídica avaliada pelas substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) estava inalterada no soro dos pacientes e controles. Estes resultados sugerem que o transporte de L-arginina diminuído nas plaquetas de adolescentes obesos e com SM pode ser um marcador precoce de disfunção plaquetária. A alteração desta via correlaciona-se com a resistência à insulina e hiperinsulinemia. A contribuição deste estudo e de fatores que possam ser precocemente identificados pode diminuir o risco cardiovascular na vida adulta desta população de pacientes.

A via L-arginina-óxido nítrico no transtorno depressivo e sua associação com a função plaquetária e o estresse oxidativo

O transtorno depressivo (TD) é um fator de risco cardiovascular independente que apresenta elevada morbi-mortalidade. Recentes evidências sugerem a participação do óxido nítrico (NO), potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, na patogênese de doenças cardiovasculares e psiquiátricas. A síntese do NO ocorre através da conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina e NO, pela ação da enzima NO sintase (NOS). Esta tese aborda o papel da via L-arginina-NO em plaquetas de pacientes com TD e sua associação com a função plaquetária e estresse oxidativo. Para análise comportamental da depressão em modelo animal, foi utilizado o modelo de estresse pós-natal de separação única (SMU). Os animais foram divididos em quatro grupos para a realização do estudo: Grupo Controle Sedentário (GCS), Grupo Controle Exercício (GCE), Grupo SMU Sedentário (SMUS) e Grupo SMU Exercício (SMUE). O treinamento físico (TF) dos animais englobou 8 semanas, com duração de 30 minutos e uma velocidade de treinamento estabelecida pelo teste máximo (TE). Para o estudo em humanos, 10 pacientes com TD com score Hamilton: 201, (média de idade: 384anos), foram pareados com 10 indivíduos saudáveis (média de idade: 383anos). Os estudos em humanos e animais foram aprovados pelos Comitês de Ética: 1436 - CEP/HUPE e CEUA/047/2010, respectivamente. Foi mensurado em humanos e em animais: transporte de L-arginina, concentração GMPc, atividade das enzimas NOS e superóxido dismutase (SOD) em plaquetas e cortisol sistêmico. Experimentos realizados somente em humanos: expressão das enzimas NOS, arginase e guanilato ciclase através de Western Blotting. A agregação plaquetária foi induzida por colágeno e foi realizada análise sistêmica de proteína C-reativa, fibrinogênio e L-arginina. Para o tratamento estatístico utilizou-se três testes estatísticos para avaliar as diferenças das curvas de sobrevida: Kaplan-Meier, e os testes de Tarone-Ware e Peto-Prentice. Em humanos, houve uma redução do transporte de L-arginina, da atividade das enzimas NOS e SOD, e da concentração de GMPc em plaquetas, e nas concentrações plasmáticas de L-arginina no grupo com TD em relação ao grupo controle. Foi observado um aumento dos níveis plasmáticos de fibrinogênio no TD. Esses resultados demonstram uma inibição da via L-arginina-NO-GMPc e da enzima anti-oxidante SOD em pacientes com TD sem afetar a função plaquetária. Em relação ao TF, para o modelo animal, foram encontradas alterações iniciais quanto à distância percorrida e tempo de execução do TE entre os grupos controles e o grupos SMUs, apresentando estes últimos menores valores para o TE. Após 8 semanas de TF, verificou-se um maior influxo no transporte de L-arginina para o SMUE em comparação ao grupo SMUS. As diferenças observadas para o tempo e a distância percorrida no TE inicial entre os grupos controle e no modelo de estresse foram revertidas após as 8 semanas de TF, demonstrando o efeito benéfico do exercício físico na capacidade cardiorespiratória em modelos de depressão.

DNA-mediated oxidation of transcription factor p53

Transcription factor p53 is the most commonly altered gene in human cancer. As a redox-active protein in direct contact with DNA, p53 can directly sense oxidative stress through DNA-mediated charge transport. Electron hole transport occurs with a shallow distance dependence over long distances through the π-stacked DNA bases, leading to the oxidation and dissociation of DNA-bound p53. The extent of p53 dissociation depends upon the redox potential of the response element DNA in direct contact with each p53 monomer. The DNA sequence dependence of p53 oxidative dissociation was examined by electrophoretic mobility shift assays using radiolabeled oligonucleotides containing both synthetic and human p53 response elements with an appended anthraquinone photooxidant. Greater p53 dissociation is observed from DNA sequences containing low redox potential purine regions, particularly guanine triplets, within the p53 response element. Using denaturing polyacrylamide gel electrophoresis of irradiated anthraquinone-modified DNA, the DNA damage sites, which correspond to locations of preferred electron hole localization, were determined. The resulting DNA damage preferentially localizes to guanine doublets and triplets within the response element. Oxidative DNA damage is inhibited in the presence of p53, however, only at DNA sites within the response element, and therefore in direct contact with p53. From these data, predictions about the sensitivity of human p53-binding sites to oxidative stress, as well as possible biological implications, have been made. On the basis of our data, the guanine pattern within the purine region of each p53-binding site determines the response of p53 to DNA-mediated oxidation, yielding for some sequences the oxidative dissociation of p53 from a distance and thereby providing another potential role for DNA charge transport chemistry within the cell.

To determine whether the change in p53 response element occupancy observed in vitro also correlates in cellulo, chromatin immunoprecipition (ChIP) and quantitative PCR (qPCR) were used to directly quantify p53 binding to certain response elements in HCT116N cells. The HCT116N cells containing a wild type p53 were treated with the photooxidant [Rh(phi)2bpy]³⁺, Nutlin-3 to upregulate p53, and subsequently irradiated to induce oxidative genomic stress. To covalently tether p53 interacting with DNA, the cells were fixed with disuccinimidyl glutarate and formaldehyde. The nuclei of the harvested cells were isolated, sonicated, and immunoprecipitated using magnetic beads conjugated with a monoclonal p53 antibody. The purified immounoprecipiated DNA was then quantified via qPCR and genomic sequencing. Overall, the ChIP results were significantly varied over ten experimental trials, but one trend is observed overall: greater variation of p53 occupancy is observed in response elements from which oxidative dissociation would be expected, while significantly less change in p53 occupancy occurs for response elements from which oxidative dissociation would not be anticipated.

The chemical oxidation of transcription factor p53 via DNA CT was also investigated with respect to the protein at the amino acid level. Transcription factor p53 plays a critical role in the cellular response to stress stimuli, which may be modulated through the redox modulation of conserved cysteine residues within the DNA-binding domain. Residues within p53 that enable oxidative dissociation are herein investigated. Of the 8 mutants studied by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), only the C275S mutation significantly decreased the protein affinity (KD) for the Gadd45 response element. EMSA assays of p53 oxidative dissociation promoted by photoexcitation of anthraquinone-tethered Gadd45 oligonucleotides were used to determine the influence of p53 mutations on oxidative dissociation; mutation to C275S severely attenuates oxidative dissociation while C277S substantially attenuates dissociation. Differential thiol labeling was used to determine the oxidation states of cysteine residues within p53 after DNA-mediated oxidation. Reduced cysteines were iodoacetamide labeled, while oxidized cysteines participating in disulfide bonds were ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled. Intensities of respective iodoacetamide-modified peptide fragments were analyzed using a QTRAP 6500 LC-MS/MS system, quantified with Skyline, and directly compared. A distinct shift in peptide labeling toward ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled cysteines is observed in oxidized samples as compared to the respective controls. All of the observable cysteine residues trend toward the heavy label under conditions of DNA CT, indicating the formation of multiple disulfide bonds potentially among the C124, C135, C141, C182, C275, and C277. Based on these data it is proposed that disulfide formation involving C275 is critical for inducing oxidative dissociation of p53 from DNA.