Dual role of arginine metabolism in establishing pathogenesis

Arginine is an integral part of host defense when invading pathogens are encountered. The arginine metabolite nitric oxide (NO) confers antimicrobial properties, whereas the metabolite ornithine is utilized for polyamine synthesis. Polyamines are crucial to tissue repair and anti-inflammatory responses. iNOS/arginase balance can determine Th1/Th2 response. Furthermore, the host arginine pool and its metabolites are utilized as energy sources by various pathogens. Apart from its role as an immune modulator, recent studies have also highlighted the therapeutic effects of arginine. This article sheds light upon the roles of arginine metabolism during pathological conditions and its therapeutic potential.

Fluid flow induced calcium response in bone cell network

In our previous work, bone cell networks with controlled spacing and functional intercellular gap junctions had been successfully established by using microcontact printing and self assembled monolayers technologies [Guo, X. E., E. Takai, X. Jiang, Q. Xu, G. M. Whitesides, J. T. Yardley, C. T. Hung, E. M. Chow, T. Hantschel, and K. D. Costa. Mol. Cell. Biomech. 3:95-107, 2006]. The present study investigated the calcium response and the underlying signaling pathways in patterned bone cell networks exposed to a steady fluid flow. The glass slides with cell networks were separated into eight groups for treatment with specific pharmacological agents that inhibit pathways significant in bone cell calcium signaling. The calcium transients of the network were recorded and quantitatively evaluated with a set of network parameters. The results showed that 18 alpha-GA (gap junction blocker), suramin (ATP inhibitor), and thapsigargin (depleting intracellular calcium stores) significantly reduced the occurrence of multiple calcium peaks, which were visually obvious in the untreated group. The number of responsive peaks also decreased slightly yet significantly when either the COX-2/PGE(2) or the NOS/nitric oxide pathway was disrupted. Different from all other groups, cells treated with 18 alpha-GA maintained a high concentration of intracellular calcium following the first peak. In the absence of calcium in the culture medium, the intracellular calcium concentration decreased slowly with fluid flow without any calcium transients observed. These findings have identified important factors in the flow mediated calcium signaling of bone cells within a patterned network.

Electron flow through cytochrome P450

The cytochromes P450 (P450s) are a remarkable class of heme enzymes that catalyze the metabolism of xenobiotics and the biosynthesis of signaling molecules. Controlled electron flow into the thiolate-ligated heme active site allows P450s to activate molecular oxygen and hydroxylate aliphatic C–H bonds via the formation of high-valent metal-oxo intermediates (compounds I and II). Due to the reactive nature and short lifetimes of these intermediates, many of the fundamental steps in catalysis have not been observed directly. The Gray group and others have developed photochemical methods, known as “flash-quench,” for triggering electron transfer (ET) and generating redox intermediates in proteins in the absence of native ET partners. Photo-triggering affords a high degree of temporal precision for the gating of an ET event; the initial ET and subsequent reactions can be monitored on the nanosecond-to-second timescale using transient absorption (TA) spectroscopies. Chapter 1 catalogues critical aspects of P450 structure and mechanism, including the native pathway for formation of compound I, and outlines the development of photochemical processes that can be used to artificially trigger ET in proteins. Chapters 2 and 3 describe the development of these photochemical methods to establish electronic communication between a photosensitizer and the buried P450 heme. Chapter 2 describes the design and characterization of a Ru-P450-BM3 conjugate containing a ruthenium photosensitizer covalently tethered to the P450 surface, and nanosecond-to-second kinetics of the photo-triggered ET event are presented. By analyzing data at multiple wavelengths, we have identified the formation of multiple ET intermediates, including the catalytically relevant compound II; this intermediate is generated by oxidation of a bound water molecule in the ferric resting state enzyme. The work in Chapter 3 probes the role of a tryptophan residue situated between the photosensitizer and heme in the aforementioned Ru-P450 BM3 conjugate. Replacement of this tryptophan with histidine does not perturb the P450 structure, yet it completely eliminates the ET reactivity described in Chapter 2. The presence of an analogous tryptophan in Ru-P450 CYP119 conjugates also is necessary for observing oxidative ET, but the yield of heme oxidation is lower. Chapter 4 offers a basic description of the theoretical underpinnings required to analyze ET. Single-step ET theory is first presented, followed by extensions to multistep ET: electron “hopping.” The generation of “hopping maps” and use of a hopping map program to analyze the rate advantage of hopping over single-step ET is described, beginning with an established rhenium-tryptophan-azurin hopping system. This ET analysis is then applied to the Ru-tryptophan-P450 systems described in Chapter 2; this strongly supports the presence of hopping in Ru-P450 conjugates. Chapter 5 explores the implementation of flash-quench and other phototriggered methods to examine the native reductive ET and gas binding events that activate molecular oxygen. In particular, TA kinetics that demonstrate heme reduction on the microsecond timescale for four Ru-P450 conjugates are presented. In addition, we implement laser flash-photolysis of P450 ferrous–CO to study the rates of CO rebinding in the thermophilic P450 CYP119 at variable temperature. Chapter 6 describes the development and implementation of air-sensitive potentiometric redox titrations to determine the solution reduction potentials of a series of P450 BM3 mutants, which were designed for non-native cyclopropanation of styrene in vivo. An important conclusion from this work is that substitution of the axial cysteine for serine shifts the wild type reduction potential positive by 130 mV, facilitating reduction by biological redox cofactors in the presence of poorly-bound substrates. While this mutation abolishes oxygenation activity, these mutants are capable of catalyzing the cyclopropanation of styrene, even within the confines of an E. coli cell. Four appendices are also provided, including photochemical heme oxidation in ruthenium-modified nitric oxide synthase (Appendix A), general protocols (Appendix B), Chapter-specific notes (Appendix C) and Matlab scripts used for data analysis (Appendix D).

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.

Electrocatalytic activity of transition metal substituted heteropolytungstates

The electrochemical and electrocatalytic behavior of a series of heteropolytungstate anions in which a tungsten atom in the well known Keggin structure has been replaced by an iron atom is described. All of the iron substituted ions exhibit a one electron reversible couple associated with the Fe³⁺ center and a pair of two electron waves attributed to electron addition and removal from the tungsten oxo framework. The pH and ionic strength effects upon the various electrochemical processes are discussed and interpreted in terms of a competition between protonation and ion pairing of the highly negatively charged ions.

The anions are efficient catalysts for the electroreduction of hydrogen peroxide. A catalytic mechanism involving a formally Fe(IV) intermediate is proposed. Pulse radiolysis experiments were employed to detect the intermediate and evaluate the rate constants for the reactions in which it is formed and decomposed. A chain mechanism for the catalytic decomposition of hydrogen peroxide in which the Fe center shuttles between the +2, +3, and +4 oxidation states is proposed to explain the non-integral stoichiometry observed for the iron substituted polytungstate catalyzed electroreduction of hydrogen peroxide.

The anions are also efficient electrocatalyst for the electrochemical conversion of nitric oxide to ammonia. The catalyzed reduction does not produce hydroxylamine as an intermediate and appears to depend upon the ability of the multiply reduced heteropolytungstates to deliver several electrons to the bound NO group in a concerted step. A valuable feature of the heteropolytungstates is the ease at which the formal potentials of the several redox couples they exhibit may be shifted by changing the identity of the central heteroatom. Exploitation of this feature provided diagnostic information that was decisive in establishing the mechanism of electrocatalytic reduction.

The iron substituted heteropolytungstates are not degraded by repeated cycling between their oxidized and reduced states. They also show superior activity compared to their unsubstituted analogues, indicating that the Fe center acts as a binding site that facilitates inner-sphere electron transfer processes. The basic electrochemistry of several other transition metal substituted Keggin ions is also described.

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.

Efeitos da aplicação tópica da S-Nitrosoglutationa no reparo tecidual de lesões cutâneas isquêmicas

A aplicação tópica do hidrogel Pluronic F-127 (poli(óxido de etileno)99-poli(óxido de propileno)65-poli(óxido de etileno)99, PEO99-PPO65-PEO99) contendo um doador de óxido nítrico, a S-nitrosoglutationa (GSNO) é conhecida por exercer efeitos benéficos no reparo tecidual cutâneo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação tópica do hidrogel Pulronic F-127 contendo um doador de óxido nítrico no reparo tecidual de lesões isquêmicas. Ratos Wistar machos foram submetidos a duas lesões incisionais paralelas no dorso, a pele foi separada do tecido subjacente, as incisões foram suturadas e uma lesão excisional foi feita entre elas para criar uma condição isquêmica ao redor da lesão. Os animais foram separados em grupo controle, que recebeu a aplicação apenas do hidrogel sem doador de óxido nítrico e grupo tratado, que recebeu a aplicação do hidrogel contendo o doador de óxido nítrico. Os animais foram tratados por 7 dias consecutivos com uma aplicação diária dos hidrogéis. O grupo tratado apresentou taxas mais altas de contração e re-epitelização, menor quantidade de células inflamatórias, um aumento na densidade e organização de fibras colágenas e uma diminuição na neovascularização 14 dias após a lesão, comparado ao grupo controle. Esses resultados indicam que a aplicação tópica do gel doador de óxido nítrico é eficaz no tratamento de lesões isquêmicas em ratos, levando a uma melhora significativa na cicatrização. Consequentemente, a aplicação tópica de um hidrogel contendo doador de óxido nítrico poderá ter, futuramente, potencial para o tratamento terapêutico de úlceras venosas e decorrentes de diabetes.

Heterometallic Complexes as Models of Enzymatic Active Sites

This dissertation describes studies on two multinucleating ligand architectures: the first scaffold was designed to support tricopper complexes, while the second platform was developed to support tri- and tetrametallic clusters.

In Chapter 2, the synthesis of yttrium (and lanthanide) complexes supported by a tripodal ligand framework designed to bind three copper centers in close proximity is described. Tricopper complexes were shown to react with dioxygen in a 1:1 [Cu₃]/O₂ stoichiometry to form intermediates in which the O–O bond was fully cleaved, as characterized via UV-Vis spectroscopy and determination of the reaction stoichiometry. Pre-arrangement of the three Cu centers was pivotal to cooperative O₂ activation, as mono-copper complexes reacted differently with dioxgyen. The reactivity of the observed intermediates was studied with various substrates (reductants, O-atom acceptors, H-atom donors, Brønsted acids) to determine their properties. In Chapter 3, the reactivity of the same yttrium-tricopper complex with nitric oxide was explored. Reductive coupling to form a trans-hyponitrite complex (characterized by X-ray crystallography) was observed via cooperative reactivity by an yttrium and a copper center on two distinct tetrametallic units. The hyponitrite complex was observed to release nitrous oxide upon treatment with a Brønsted acid, supporting its viability as an intermediate in nitric oxide reduction to nitrous oxide.

In Chapter 4, a different multinucleating ligand scaffold was employed to synthesize heterometallic triiron clusters containing one oxide and one hydroxide bridges. The effects of the redox-inactive, Lewis acidic heterometals on redox potential was studied by cyclic voltammetry, unveiling a linear correlation between redox potential and heterometal Lewis acidity. Further studies on these complexes showed that the Lewis acidity of the redox-inactive metals also affected the oxygen-atom transfer reactivity of these clusters. Comparisons of this reactivity with manganese systems, collaborative efforts to reassign the structures of related manganese oxo-hydroxo clusters, and synthetic attempts to access related dioxo clusters are also described.

In Appendix A, ongoing efforts to synthesize new clusters supported by the same multinucleating ligand platform are described. Studies of novel approaches towards ligand exchange in tetrametallic clusters and incorporation of new supporting and bridging ligand motifs in trinuclear complexes are presented.

Potencial antiinflamatório do extrato aquoso de Echinodorus macrophyllus e de suas frações em modelo de inflamação aguda

A Echinodorus macrophyllus (Alismataceae), conhecida como chapéu de couro no Brasil, é usada popularmente para tratar doenças reumáticas e inflamatórias. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos antiinflamatórios do extrato aquoso de E. macrophyllus (EAEm) e suas frações etanólicas no modelo murino de air pouch. Para a obtenção das frações, 7 g do EAEm foram aplicadas em uma coluna cromatográfica aberta de sílica gel eluída com diferentes concentrações de etanol. Os cromatogramas do EAEm/frações foram obtidos usando um sistema de HPLC. Foram obtidas quatro frações, duas delas com maior rendimento. Resumidamente, a bolha de ar foi induzida pela injeção de 5 mL de ar estéril (s.c) no dorso de camundongos SW machos (25-35 g). Após 3 dias, mas 3 mL de ar estéril foram injetados para manter a bolha. No sexto dia, cada grupo (n = 4) foi tratado intraperitoneal (ip) ou oralmente (v.o) com EAEm (25 ou 250 mg/kg), Fr20 ou Fr40 (2,5, 25, 50 ou 100 mg/kg) e os controles com indometacina (10 mg/kg, v.o.) ou veículo (salina). Uma hora depois, 1 mL de salina ou de carragenina 1% estéril foi injetada dentro da bolha. Após 4 h, a cavidade foi lavada com NaCl 0,9%, EDTA 2 mM (1 mL), para a determinação do número de leucócitos, volume do exsudato e concentração de proteínas. Células do exsudato foram preparadas em citocentrífuga e coradas pelo método do Panótico para a contagem diferencial dos leucócitos. Cortes histológicos coletados dos diferentes grupos foram fixados com formol tamponado 10% (pH 7,4) por 7 dias, corados com HE e analisados em MO. A análise da expressão da iNOS e da COX-2 foi realizada em células do exsudato por RT-PCR. O acúmulo de nitrito (NO2−) no sobrenadante do cultivo de células RAW 264.7 foi determinado usando um ensaio colorimétrico baseado na reação de Griess. Os resultados foram expressos como média EP e comparados usando ANOVA seguido de teste de Dunnet. Os experimentos foram realizados em triplicata. No modelo air pouch, a injeção de carragenina 1% aumentou tanto a migração celular quanto a concentração de proteína no exsudato. Contudo, enquanto o pré-tratamento com a Fr40 aumentou a resposta inflamatória, o pré-tratamento com o EAEm e a Fr20, sobretudo por via i.p., inibiu esta resposta quando comparado ao grupo controle tratado apenas com o veículo. Assim, foram observadas as seguintes razões de inibição da migração de células: EAEm, i.p. a 25 mg/kg (66,44%) e a 250 mg/kg (87,27%) e Fr20 a 2,5 mg/kg (26,89%), 25 mg/kg (60,06%), 50 mg/kg (63,13%) e a 100 mg/kg (77,47%). Em relação à contagem diferencial, o EAEm e a Fr20 afetaram principalmente o número de neutrófilos, inibindo sua migração no exsudato. O EAEm e a Fr20 também reduziram a concentração total de proteínas no exsudato principalmente no tratamento i.p.; EAEm a 25 e 250 mg/kg mostrou 3,33 0,55 e 2,05 0,51 mg/mL, respectivamente, quando comparado aos grupos controles (Indometacina 2.88 0.64 mg/mL; Veículo 5.48 0.88 mg/mL). A Fr20 a 2,5, 25, 50 e 100 mg/kg mostrou 4,788 0,444, 1,417 0,519, 2,474 0,529 e 2,215 0, 361 mg/mL. A análise histológica mostrou infiltrado celular, principalmente composto de leucócitos polimorfonucleares ao longo da derme inflamada de animais tratados com veículo. O tratamento com o EAEm ou Fr20 reduziu a infiltração de leucócitos no tecido inflamado. Além disso, o tratamento com o EAEm e a Fr20 mostrou atividade supressora sobre a expressão de iNOS e COX-2, e mostrou efeitos inibitórios na produção de NO induzida por LPS. Concluindo, todos estes resultados confirmam o potencial antiinflamatório sugerido para esta planta e fornecem uma base para a compreensão de seus mecanismos moleculares de ação. Contudo, outros estudos devem ser realizados para melhor elucidar as vias pelas quais o EAEm e a Fr20 exercem seus efeitos antiinflamatórios. Além disso, estudos fitoquímicos devem ser realizados para identificar os compostos ativos no EAEm e na Fr20.

The rate and mechanism of the partial oxidation of acetaldehyde by PPM concentrations of nitrogen dioxide

The thermal reaction between nitrogen dioxide and acetaldehyde in the gas phase was investigated at room temperature and atmospheric pressure. The initial rate of disappearance of nitrogen dioxide was 1.00 ± 0.03 order with respect to nitrogen dioxide and 1.00 ± 0.07 order with respect to acetaldehyde. An initial second order rate constant of (8.596 ± 0.189) x 10^-3 1.mole^-1 sec^-1 was obtained at 22.0 ± 0.1 °C and a total pressure of one atmosphere. The activation energy of the reaction was 12,900 cal/mole in the temperature range between 22°C and 122°C.

The products of the reaction were nitric oxide, carbon dioxide, methyl nitrite, nitromethane and a trace amount of trans-dimeric nitrosomethane. The addition of nitric oxide increased the rate of formation of nitromethane and decreased the rate of formation of methyl nitrite. There were no measurable surface effects due to the addition of glass wool or glass beads to the reactor.

Reactants and products were analyzed by gas chromatography. A mechanism was proposed incorporating the principal features of the reaction.

Rydberg states of diatomic and polyatomic molecules using model potentials

A simple model potential is used to calculate Rydberg series for the molecules: nitrogen, oxygen, nitric oxide, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, acetylene, formaldehyde, formic acid, diazomethane, ketene, ethylene, allene, acetaldehyde, propyne, acrolein, dimethyl ether, 1, 3-butadiene, 2-butene, and benzene. The model potential for a molecule is taken as the sum of atomic potentials, which are calibrated to atomic data and contain no further parameters. Our results agree with experimentally measured values to within 5-10% in all cases. The results of these calculations are applied to many unresolved problems connected with the above molecules. Some of the more notable of these problems are the reassignment of states in carbon monoxide, the first ionization potential of nitrogen dioxide, the interpretation of the V state in ethylene, and the mystery bands in substituted ethylenes, the identification of the R and R’ series in benzene and the determination of the orbital scheme in benzene from electron impact data.

A atividade da pterocarpanoquinona LQB 118 in vitro e in vivo em Leishmania braziliensis

As leishmanioses estão entre as mais importantes endemias brasileiras e encontram-se entre as doenças mais negligenciadas no mundo. O arsenal terapêutico disponível é restrito, tóxico, caro e em algumas situações ineficazes, devido ao surgimento de cepas resistentes do parasito. No Brasil são registrados anualmente mais de 20 mil casos de leishmaniose tegumentar e a Leishmania braziliensis é a principal espécie causadora das formas clínicas cutânea e mucosa. Portanto tornam-se importantes estudos que conduzam ao desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a atividade da pterocarpanoquinona denominada LQB118 sobre Leishmania braziliensis in vitro e in vivo usando hamsters como modelo experimental. O efeito antiparasitário foi avaliado sobre o crescimento in vitro das formas promastigotas e sobre amastigotas intracelulares em macrófagos peritoneais de camundongos. Para avaliar o modo ação in vitro foi investigada a indução de apoptose usando marcação por TUNEL e Anexina V-FITC. O efeito sobre a modulação da ativação de macrófagos murinos foi analisada pela dosagem de óxido nítrico (reagente de Griess) e de citocinas IL-12, TNF-alfa e IL-10 (por ELISA) nos sobrenadantes de macrófagos. In vivo a atividade terapêutica da LQB 118 foi estudada em grupos de hamsters infectados com L.braziliensis na pata, tratados com a LQB118 pelas vias intralesional (100M/3x/semana) ou oral (0,5mg/5x/semana) após 7 dias de infecção durante oito semanas. A ação terapêutica foi analisada através do tamanho da lesão. A resposta imune foi avaliada durante o tratamento, pela resposta de hipersensibilidade tardia (DTH) ao antígeno total de L. braziliensis. A ação da LQB118 in vitro foi dose-dependente tanto na forma promastigota inibindo 45%, 64,7% e 99,95%, quanto nas amastigotas intracelulares 22%, 72% e 81% nas concentrações de 5M, 10M e 20M, respectivamente para ambas as formas evolutivas. A LQB118 foi capaz de induzir a externalização de fosfatidilserina em promastigotas (18,57% das células incubadas por 24 h e em 25,79% de células tratadas por 48h) e também promoveu aumento da fluorescência nas duas formas evolutivas da Leishmania quando comparadas aos controles, demonstrando a indução de fragmentação do DNA do parasito. Esta substância também foi capaz de modular a resposta dos macrófagos infectados por 24 horas aumentando de forma dose-dependente a IL-12 e NO, mantendo constante TNF-α. In vivo, na sétima semana de tratamento, observamos uma redução significativa do tamanho das lesões nos animais tratados com LQB 118 intralesional (p<0, 001) e no grupo tratado pela via oral (p<0,05) quando comparado com o controle. Estes resultados demonstram que a atividade anti-Leishmania da LQB118 é direta sobre o parasito pela indução de morte por apoptose, apresentando também uma ação moduladora da resposta dos macrófagos contribuindo para ação leishmanicida, sem alterar a morfologia da célula hospedeira e que a LQB 118 apresenta uma atividade terapêutica no modelo hamster e pode ser uma importante molécula para o desenvolvimento de um novo fármaco.

Efeitos de diferentes dietas hiperlipídicas na via L-arginina-óxido nítrico e no stress oxidativo em eritrócitos de camundongos C57BL/6

Introdução: o óxido nítrico (NO) é um gás inorgânico com uma meia-vida curta e tem um papel crítico na manutenção da homeostase vascular e fluidez sanguínea. O NO é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina por uma família de enzimas NO sintases (NOS). Estudos têm mostrado que eritrócitos expressam NOS endotelial (eNOS) funcional, que serve como uma fonte de NO intraluminal. Além disso, eritrócitos participam da defesa antioxidante removendo os radicais livres e prevenindo o dano oxidativo às membranas biológicas e a destruição do NO. Dietas hiperlípidicas estão associadas a um risco aumentado de doença cardiovacular e síndrome metabólica, mas os exatos mecanismos não estão completamente esclarecidos. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos de diferentes dietas hiperlípidicas na via L-arginina-NO e o estresse oxidativo em eritrócitos de camundongos. Metodologia: camundongos machos C57BL/6 de três meses de idade receberam diferentes dietas por 10 semanas: dieta normolipídica ou dieta hiperlipídica contendo banha de porco (HB), óleo de oliva (HO), óleo de girassol (HG) ou óleo de canola (HC). Foram analisados o transporte de L-arginina mediado pelos transportadores catiônicos y+ e y+L, a atividade da NOS, a expressão da eNOS e da NOS induzível (iNOS), a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). Resultados: o transporte total de L-arginina estava aumentado no grupo HO em comparação aos controles e aos outros grupos com dieta hiperlipídica. Quando o transporte foi fracionado, o sistema y+ estava mais ativado no grupo HO em relação aos controles e outros grupos que receberam dieta hiperlipídica. O transporte de L-arginina via sistema y+L estava maior nos grupos HO, HG e HC comparados aos grupos controle e HB. Adicionalmente, a atividade basal da NOS e a expressão de eNOS estavam aumentadas em eritrócitos independente do tipo de dieta hiperlípidica insaturada. Observou-se uma maior expressão da iNOS no grupo HO comparado ao controle. Em contraste, o grupo HB apresentou uma inibição da via L-arginina-NO. A análise da peroxidação lipídica, através da formação de TBARS, e da atividade da enzima antioxidante CAT não revelou diferenças entre os grupos, ao contrário do grupo HO, que induziu uma ativação de outra enzima antioxidante, a SOD. Conclusões: o presente estudo proporciona a primeira evidência de que os sistemas y+ e y+L regulam o transporte aumentado de L-arginina em eritrócitos de camundongos do grupo HO. Além disso, todas as dietas hiperlipídicas insaturadas induzem um aumento da atividade basal da NOS associada a uma expressão elevada da eNOS. É possível que diferentes mudanças na composição lipídica da membrana plasmática induzidas pelas dietas possam afetar transportadores e enzimas nos eritrócitos. Além disso, a inibição da via L-arginina-NO no grupo HB pode contribuir para o desenvolvimento da aterosclerose, enquanto dietas hiperlipídicas insaturadas podem ter um efeito protetor via aumento da geração de NO.

Efeitos do tratamento periodontal não-cirúrgico na via L-arginina-óxido nítrico e no estresse oxidativo em plaquetas

Estudos publicados nas duas últimas décadas sugerem um aumento do risco de doença cardiovascular (DCV) em pacientes com periodontite, mas os mecanismos fisiopatológicos dessa associação ainda não estão completamente esclarecidos. Uma vez que foi demonstrado aumento da ativação plaquetária e do estresse oxidativo na periodontite, o objetivo do presente estudo foi investigar a via L-arginina-óxido nítrico (NO)- guanosina monofosfato cíclica (GMPc) e parâmetros de estresse oxidativo em plaquetas de pacientes com periodontite, bem como avaliar o efeito do tratamento periodontal não-cirúrgico nessas variáveis. Um total de 10 pacientes sem periodontite (periodontalmente saudáveis ou com gengivite) e 10 pacientes com periodontite participaram do estudo. A avaliação clínica, laboratorial e experimental foi realizada no início do estudo e 90 dias após realização da terapia periodontal básica (grupo periodontite). A avaliação clínica periodontal incluiu registros de: profundidade de bolsa à sondagem (PBS), nível de inserção (NIC), percentual de placa e percentual de sangramento à sondagem. Os seguintes experimentos foram realizados: influxo de L-arginina; atividade e expressão das enzimas óxido nítrico sintase e da arginase; expressão das enzimas guanilato ciclase solúvel e fosfodiesterase 5; determinação dos níveis intraplaquetários de GMPc; agregação plaquetária; avaliação do estresse oxidativo (atividade oxidante total, atividade das enzimas antioxidantes catalase e da superóxido dismutase - SOD); medição dos níveis de proteína C reativa (CRP) e de fibrinogênio. Os resultados obtidos no início do estudo demonstraram ativação do influxo de L-arginina em plaquetas via sistema y+L nos pacientes com periodontite, bem como concentrações intraplaquetárias de GMPc diminuídas e aumento sistêmico da CRP. Após o tratamento periodontal, observou-se redução do percentual de sítios com PBS ≥ 6 mm, NIC 4-5 mm e NIC ≥ 6 mm, aumento nos níveis de GMPc, para níveis comparáveis aos dos pacientes sem periodontite, acompanhado por uma maior atividade das enzimas antioxidantes SOD e catalase. Os demais parâmetros avaliados não apresentaram alterações significativas tanto pré- quanto pós-tratamento. Esses resultados considerados em conjunto sugerem uma menor biodisponibilidade de NO em plaquetas na periodontite e que o tratamento periodontal não-cirúrgico foi capaz de reverter este quadro por um aumento das defesas antioxidantes. Portanto, alterações na via L-arginina-NO-GMPc e no estresse oxidativo podem levar à disfunção plaquetária, que poderia contribuir para um maior risco de DCV nos pacientes com periodontite.