Toxicological aspects of treatment to remove cyanobacterial toxins from drinking water determined using the heterozygous P53 transgenic mouse model

The presence of toxic cyanobacteria in drinking water reservoirs renders the need to develop treatment methods for the 'safe' removal of their associated toxins. Chlorine has been shown to successfully remove a range of cyanotoxins including microcystins, cylindrospermopsin and saxitoxins. Each cyanotoxin requires specific treatment parameters, particularly solution pH and free chlorine residual. However, currently there has not been any investigation into the toxicological effect of solutions treated for the removal of these cyanotoxins by chlorine. Using the P53(def) transgenic mouse model mate and female C57BL/6J hybrid mice were used to investigate potential cancer inducing effects from such oral dosing solutions. Both purified cyanotoxins and toxic cell-free extract cyanobacterial solutions were chlorinated and administered over 90 and 170 days (respectively) in drinking water. No increase in cancer was found in any treatment. The parent cyanotoxins, microcystins, cylindrospermopsin and saxitoxins were readily removed by chlorine. There was no significant increase in the disinfection byproducts trihalomethanes or haloacetic acids, levels found were well below guideline values. Histological examination identified no effect of treatment solutions except male mice treated with chlorinated cylindrospermopsin (as a cell free extract). In this instance 40% of males were found to have fatty vacuolation in their livers, cause unknown. It is recommended that further toxicology be undertaken on chlorinated cyanobacterial solutions, particularly for non-genotoxic carcinogenic compounds, for example the Tg. AC transgenic mouse model. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Effects of small doses of ouabain on the arterial blood pressure of anesthetized hypertensive and normotensive rats

Ouabain increases vascular resistance and may induce hypertension by inhibiting the Na+ pump. The effects of 0.18 and 18 µg/kg, and 1.8 mg/kg ouabain pretreatment on the phenylephrine (PHE; 0.1, 0.25 and 0.5 µg, in bolus)-evoked pressor responses were investigated using anesthetized normotensive (control and uninephrectomized) and hypertensive (1K1C and DOCA-salt treated) rats. Treatment with 18 µg/kg ouabain increased systolic and diastolic blood pressure in all groups studied. However, the magnitude of this increase was larger for the hypertensive 1K1C and DOCA-salt rats than for normotensive animals, while the pressor effect of 0.18 µg/kg ouabain was greater only in DOCA-salt rats. A very large dose (1.8 mg/kg) produced toxic effects on the normotensive control but not on uninephrectomized or 1K1C rats. Rat tail vascular beds were perfused to analyze the effects of 10 nM ouabain on the pressor response to PHE. In all animals, 10 nM ouabain increased the PHE pressor response, but this increase was larger in hypertensive DOCA-salt rats than in normotensive and 1K1C rats. Results suggested that a) increases in diastolic blood pressure induced by 18 µg/kg ouabain were larger in hypertensive than normotensive rats; b) in DOCA-salt rats, smaller ouabain doses had a stronger effect than in other groups; c) hypertensive and uninephrectomized rats were less sensitive to toxic doses of ouabain, and d) after treatment with 10 nM ouabain isolated tail vascular beds from DOCA-salt rats were more sensitive to the pressor effect of PHE than those from normotensive and 1K1C hypertensive rats. These data suggest that very small doses of ouabain, which might produce nanomolar plasma concentrations, enhance pressor reactivity in DOCA-salt hypertensive rats, supporting the idea that endogenous ouabain may contribute to the increase and maintenance of vascular tone in hypertension.

Adequação e verificação de procedimentos para determinação de mercúrio em amostras de fígado e rim de rato utilizando a técnica CV-GF AAS

O mercúrio é um elemento que ainda necessita constante monitoramento devido sua capacidade tóxica em concentrações em níveis de traço com possibilidade de contaminação e exposição por uma variedade de formas e compostos presentes no ambiente. Esse estudo possuiu como objetivo a obtenção de um procedimento simplificado e eficiente para a determinação de teores de mercúrio em tecidos de rato Wistar a partir da otimização de um método de determinação, utilizando um sistema de geração de vapor frio acoplado a espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (CV-GF AAS). Houve a comparação entre métodos de digestão, comparação de métodos de amalgamação, otimização, verificação do método a partir da obtenção de figuras de mérito e análise de amostras de fígado e rins de ratos tratados com exposição crônica ao mercúrio. Os resultados comprovaram que o método de digestão em bloco digestor, a utilização de amalgamação por recobrimento de tubo em ouro em conjunto com rede de ouro e adição pré-análise à solução de simeticona e isopropanol apresentou os melhores resultados, com teores de recuperação médios entre 92 e 114 %, viabilizando a utilização do procedimento proposto.

Síntese, aplicação e avaliação da toxicidade aguda de complexo orgânico à base de európio proposto como marcador fotoluminescente para a Identificação de resíduos de tiro

Um complexo de alta fotoluminescência é proposto como marcador óptico para a identificação de resíduos de tiro (GSR). O marcador é o complexo [Eu(PIC)3(NMK)3], de fórmula molecular Eu(C6H2N3O7)3.(C7H13NO)3, que apresenta o íon Eu3+ e os ligantes ácido pícrico (PIC) e n-metil-Ɛ-caprolactama (NMK). Foi realizada a caracterização quimicamente através de espectroscopia de emissão, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria e análise térmica diferencial (TG/DTA), e espectrometria de massas com ionização por eletrospray e ressonância ciclotrônica de íons por transformada de Fourier (ESI-FT-ICR MS), e, em seguida, foram adicionadas diferentes massas do complexo a munições convencionais (de 2 a 50 mg por cartucho). Após os tiros, o GSR marcado foi visualmente e quimicamente detectado por irradiação UV (ʎ = 395 nm) e ESI-FT-ICR MS, respectivamente. Os resultados mostraram uma fotoluminescência eficiente e duradoura, sendo facilmente visível sobre a superfície do alvo, no ambiente, no cartucho deflagrado, na arma de fogo, e sobre as mãos e braços do atirador quando utilizada massa a partir de 25 mg do marcador em cartuchos .38 e 50 mg em cartuchos .40. Sua toxicidade aguda também foi avaliada empregando-se o Protocolo 423 da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD) e apresentou DL50 de 1000 mg.kg-1, sendo classificado como de categoria 4 na escala do Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS), considerado, portanto, de média toxicidade. O composto mostrou ser menos tóxico do que os componentes inorgânicos de munições convencionais (em especial o Pb), justificando o seu emprego como marcador de GSR.

Desenvolvimento de metodologia para determinação de Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V em amostras de água produzida da indústria do petróleo através da técnica ICP OES utilizando digestão por micro-ondas

O descarte ou reutilização da água produzida da indústria do petróleo é difícil por causa dos impactos ambientais causados devido à presença de alta salinidade e componentes tóxicos, ou pelo risco de obstrução nas colunas de produção devido à formação de incrustações que causam redução na produção de petróleo e enormes perdas no processo de extração. Assim, o conhecimento da composição química da água produzida é muito importante. O método proposto por este trabalho visa a determinação de elementos traço (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V) em amostras de água produzida de petróleo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) utilizando a digestão ácida assistida por micro-ondas para o preparo das amostras (15 g de amostra e 2 mL de HNO3 concentrado). A curva analítica construída em HNO3 2% v v-1 foi adotada para o método após verificar que não é necessário o uso de salinidade para equiparação de matriz. Para o elemento Ni, não há necessidade do uso de padrão interno, para os elementos Co, Cr, Fe, Mn e V os melhores resultados foram obtidos usando Sc como padrão interno. Para o elemento Se é recomendado o uso de Y como padrão interno. Os limites de detecção obtidos foram Co 0,67, Cr 1,2, Fe 2,3, Mn 0,49, Ni 1,9, Se 3,7 e V 5,5 μg L-1; e os limites de quantificação foram Co 2,2, Cr 4,0, Fe 7,7, Mn 1,6, Ni 6,5, Se 12,4 e V 18,3 μg L-1. A exatidão do procedimento foi verificada através de testes de recuperação em dois níveis de concentração (40 e 80 μg L-1) e análise dos materiais certificados de referência de água estuarina SLEW-2 e de água do mar NASS-5. Bons valores de recuperação foram obtidos e não houve diferença significativa (95% de confiança) entre os resultados obtidos e os valores certificados dos materiais de referência.

Prospecção de toxicidade de fungicidas por análises macroscópicas, microscópicas e moleculares em Allium cepa

Apesar dos benefícios econômicos dos agrotóxicos para a agricultura, os efeitos negativos à saúde humana e ao meio ambiente são questionados. Dentre os agroquímicos que são usados na agricultura, destacam-se os fungicidas, que são utilizados em grande quantidade nas lavouras para controle de doenças. Com intuito de verificar os danos ocasionados por esses compostos, diversos métodos de avaliação têm sido utilizados na análise de toxicidade e mutagenicidade dos agrotóxicos. As análises macroscópicas (germinação e crescimento radicular) e microscópicas (índice mitótico, aberrações cromossômicas e nucleares) são importantes na determinação da toxicidade de compostos lançados ao meio ambiente, porque permite averiguar danos na germinação, no desenvolvimento da plântula e no ciclo celular. No entanto, para melhor compreensão dos mecanismos moleculares da mutação e de seus efeitos sobre a população exposta à contaminação ambiental, os marcadores moleculares oferecem perspectivas, por medir o efeito direto da exposição sobre o DNA. O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial tóxico dos fungicidas por análises macroscópicas, microscópicas e moleculares em Allium cepa. Os resultados indicam redução nos parâmetros de germinação, crescimento radicular e índice mitótico nas maiores concentrações para os princípios ativos difenoconazol, tebuconazol, procimidona e iprodiona, quando comparados ao controle negativo, mostrando que os princípios apresentaram efeito genotóxico, citotóxico, fitotóxico para as raízes de Allium cepa pela alta frequência de aberrações cromossômicas, nucleares e redução do índice mitótico. Os resultados moleculares indicaram mudança no perfil de amplificação dos primers SSR (Sequência Simples Repetitiva) e o ISSR (Inter Sequência Simples Repetitiva), após a exposição do Allium cepa aos princípios ativos, incluindo alterações na perda, ganho e mudança na intensidade de banda. A perda e o ganho de bandas aconteceram à medida que aumentou a concentração dos princípios ativos. O método de agrupamento e as distâncias e dissimilaridades mostraram relação de dose-dependência, pois conseguiu separar as maiores concentrações do controle negativo para os princípios ativos no ISSR e SSR, com exceção dos princípios procimidona e iprodiona no SSR. Esses dados indicam que possui relação entre as análises utilizadas, sendo indicadores confiáveis para detectar alterações por substâncias químicas. Os marcadores moleculares ISSR e SSR são ferramentas eficientes em avaliar alterações ocasionadas no DNA por fungicidas podendo ser utilizada em estudos de toxicidade.

Effect of acetic acid on rice seeds coated with rice husk ash

Flooded rice cultivation promotes anaerobic conditions, favoring the formation of short chain organic acids such as acetic acid, which may be toxic to the crop. The objective of this study was to evaluate the effect of acetic acid on rice seeds coated with rice husk ash. The experiment was arranged in a 2 x 5 x 5 factorial randomized design, with two cultivars (IRGA 424 and BRS Querência), five doses of coating material (0, 2, 3,4 e 5 g kg-1 seed) and five concentrations of acetic acid (0, 3, 6, 9 and 12 mM), with 4 replications, totaling 50 treatments. The variables first count of germination, germination, shoot and root length, dry weight of shoots and roots were recorded. The results showed that coating rice seeds with rice husk ash up to 5 g kg-1 seed does not influence the performance of rice seeds of cultivars IRGA 424 and BRS Querência when exposed to concentrations of 12 mM acetic acid. The presence of acetic acid in the substrates used for seed germination reduced the vigor and viability of seeds of cultivars IRGA 424 and BRS Querência, as well as seedling development, affecting mainly the roots of BRS Querência.

Are air-borne mycotoxins a public health concern in Portugal?

Introduction - Microscopic filamentous fungi, under suitable environmental conditions, can lead to the production of highly toxic chemical substances, commonly known as mycotoxins. The most widespread and studied mycotoxins are metabolites of some genera of moulds such as Aspergillus, Penicillium and Fusarium. Quite peculiar conditions may influence mycotoxin biosynthesis, such as climate, geographical location, cultivation practices, storage and type of substrate. Toxicity has been extensively investigated for the most important mycotoxins, such as aflatoxins, ochratoxin A and Fusarium toxins, and much information derived from toxicokinetics in animal models has also been obtained. The adverse effects are mainly related to genotoxicity, carcinogenicity, mutagenicity, teratogenicity and immunotoxicity. Aim of the study - To identify fungal species able to produce important mycotoxins in different Portuguese settings.

Neutron activation analysis of wheat samples

The deficiency of essential micronutrients and excess of toxic metals in cereals, an important food items for human nutrition, can cause public health risk. Therefore, before their consumption and adoption of soil supplementation, concentrations of essential micronutrients and metals in cereals should be monitored. This study collected soil and two varieties of wheat samples–Triticum aestivum L. (Jordão/bread wheat), and Triticum durum L. (Marialva/durum wheat) from Elvas area, Portugal and analyzed concentrations of As, Cr, Co, Fe, K, Na, Rb and Zn using Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) to focus on the risk of adverse public health issues. The low variability and moderate concentrations of metals in soils indicated a lower significant effect of environmental input on metal concentrations in agricultural soils. The Cr and Fe concentrations in soils that ranged from 93–117 and 26,400–31,300 mg/kg, respectively, were relatively high, but Zn concentration was very low (below detection limit <22 mg/kg) indicating that soils should be supplemented with Zn during cultivation. The concentrations of metals in roots and straw of both varieties of wheat decreased in the order of K>Fe>Na>Zn>Cr>Rb>As>Co. Concentrations of As, Co and Cr in root, straw and spike of both varieties were higher than the permissible limits with exception of a few samples. The concentrations of Zn in root, straw and spike were relatively low (4–30 mg/kg) indicating the deficiency of an essential micronutrient Zn in wheat cultivated in Portugal. The elemental transfer from soil to plant decreases with increasing growth of the plant. The concentrations of various metals in different parts of wheat followed the order: Root>Straw>Spike. A few root, straw and spike samples showed enrichment of metals, but the majority of the samples showed no enrichment. Potassium is enriched in all samples of root, straw and spike for both varieties of wheat. Relatively to the seed used for cultivation, Jordão presented higher transfer coefficients than Marialva, in particular for Co, Fe, and Na. The Jordão and Marialva cultivars accumulated not statistically significant different concentrations of different metals. The advantages of using INAA are the multielementality, low detection limits and use of solid samples (no need of digestion).

Relevance of physicochemical characterization in nanotoxicology studies

Nanomaterials (NMs) with the same chemistry can greatly differ by size, surface area, shape, stability, rigidness, coating or electrical charge and these characteristics affect nano-bio interactions, leading to different toxic potential. In this communication is shown that closely related NMs can have different genotoxic effects, evidencing the importance of investigating the toxic potential of each NM individually, instead of assuming a common mechanism and equal genotoxic effects for a set of similar NMs. The importance of considering complexity of in vivo systems in nanotoxicology, such as the use of tridimensional cellular models, air-liquid interface exposure or in vivo models that mimic human routes of exposure, is underlined.

Environmental exposure to toxicants mixtures from a multi-purpose estuary: perspectives for a biomonitoring study in Portugal

This work was focused on a multi-purpose estuarine environment (river Sado estuary, SW Portugal) around which a number of activities (e.g., fishing, farming, heavy industry, tourism and recreational activities) coexist with urban centres with a total of about 200 000 inhabitants. Based on previous knowledge of the hazardous chemicals within the ecosystem and their potential toxicity to benthic species, this project intended to evaluate the impact of estuarine contaminants on the human and ecosystem health. An integrative methodology based on epidemiological, analytical and biological data and comprising several lines of evidence, namely, human contamination pathways, human health effects, consumption of local produce, estuarine sediments, wells and soils contamination, effects on commercial benthic organisms, and genotoxic potential of sediments, was used. The epidemiological survey confirmed the occurrence of direct and indirect (through food chain) exposure of the local population to estuarine contaminants. Furthermore, the complex mixture of contaminants (e.g., metals, pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons) trapped in the estuary sediments was toxic to human liver cells exposed in vitro, causing cell death, oxidative stress and genotoxic effects that might constitute a risk factor for the development of chronic-degenerative diseases, on the long term. Finally, the integration of data from several endpoints indicated that the estuary is moderately impacted by toxicants that affect also the aquatic biota. Nevertheless, the human health risk can only be correctly assessed through a biomonitoring study including the quantification of contaminants (or metabolites) in biological fluids as well as biomarkers of early biological effects (e.g., biochemical, genetic and omics-based endpoints) and genetic susceptibility in the target population. Data should be supported by a detailed survey to assess the impact of the contaminated seafood and local farm products consumption on human health and, particularly, on metabolic diseases or cancer development.

Fungal contamination of poultries litter: a public health problem

Exposure to certain fungi can cause human illness. Fungi cause adverse human health effects through three specific mechanisms: generation of a harmful immune response (e.g., allergy or hypersensitivity pneumonitis); direct infection by the fungal organism; by toxic-irritant effects from mold byproducts, such as mycotoxins. In Portugal there is an increasingly industry of large facilities that produce whole chickens for domestic consumption and only few investigations have reported on fungal contamination of the poultry litter. The material used for poultry litter is varied but normally can be constitute by: pine shavings; sawdust of eucalyptus; other types of wood; peanut; coffee; sugar cane; straw; hay; grass; paper processed. Litter is one of the most contributive factors to fungal contamination in poultries. Spreading litter is one of the tasks that normally involve higher exposure of the poultry workers to dust, fungi and their metabolites, such as VOC’s and mycotoxins. After being used and removed from poultries, litter is ploughed into agricultural soils, being this practice potentially dangerous for the soil environment, as well for both humans and animals. The goal of this study was to characterize litter’s fungal contamination and also to report the incidence of keratinophilic and toxigenic fungi.

Determinação de autoanticorpos em doentes com suspeita de hepatite autoimune e cirrose biliar primária

O diagnóstico de doença hepática autoimune em doentes com patologia hepática implica a exclusão de outras causas de lesão hepática como vírica, alcoólica, tóxica, devido a alterações genéticas ou metabólicas, esteatose hepática não alcoólica e uma criteriosa avaliação de dados clínicos, bioquímicos, histológicos e colangiográficos especificas destas patologias (Invernizzi et al 2007) O diagnóstico e tratamento precoces destas patologias são fundamentais para a prevenção da alta morbilidade e mortalidade associada a estes doentes. O despiste de patologia hepática autoimune assenta na utilização de testes serológicos para a deteção de autoanticorpos associados a estas patologias. O conhecimento destes testes e a interpretação dos resultados obtidos revelam-se fundamentais para o diagnóstico ou exclusão destas doenças (Beuers 2005). Deste modo, foi objetivo deste trabalho a pesquisa e identificação de autoanticorpos em uso clínico: ANA, AMA, AML, ANCA, Anti-SLA/LP, anti-LKM, anti-LC1 e anti-actina F, em doentes com suspeita de HAI e CBP em que foi excluída causa vírica, alcoólica e tóxica. O trabalho incidiu particularmente na comparação dos resultados do perfil de autoanticorpos de pedidos feitos ao exterior com os resultados obtidos recorrendo à utilização de um novo kit de imunoblot, e assim determinar a relevância da introdução da pesquisa dos novos autoanticorpos e avaliar a relação custo/benefício da implementação do kit BlueDot liver da D-tek® na rotina laboratorial do serviço de Patologia Clínica do Hospital Pedro Hispano. Os resultados encontrados foram de 100% de concordância entre os métodos de imunofluorescência indireta e imunoblot, e Elisa e Imunoblot. Deste modo seria uma boa estratégia a implementação desta última técnica na rotina laboratorial uma vez que proporciona uma rápida disponibilização dos resultados para o clínico, antecipando desta forma o diagnóstico e o início rápido do tratamento em benefício do doente. Por outro lado, quando analisámos a relação custo/beneficio, seria vantajosa a implementação desta técnica uma vez que o laboratório dispõe de capacidade técnica, e o custo de aquisição do kit não excede o valor praticado atualmente correspondendo a uma poupança de 51%.

Biochemical and structural characterization of β-lactamases tem-180 and tem-201

With the constant development of new antibiotics, selective pressure is a force to reckon when investigating antibiotic resistance. Although advantageous for medical treatments, it leads to increasing resistance. It is essential to use more potent and toxic antibiotics. Enzymes capable of hydrolyzing antibiotics are among the most common ways of resistance and TEM variants have been detected in several resistant isolates. Due to the rapid evolution of these variants, complex phenotypes have emerged and the need to understand their biological activity becomes crucial. To investigate the biochemical properties of TEM-180 and TEM-201 several computational methodologies have been used, allowing the comprehension of their structure and catalytic activity, which translates into their biological phenotype. In this work we intent to characterize the interface between these proteins and the several antibiotics used as ligands. We performed explicit solvent molecular dynamics (MD) simulations of these complexes and studied a variety of structural and energetic features. The interfacial residues show a distinct behavior when in complex with different antibiotics. Nevertheless, it was possible to identify some common Hot Spots among several complexes – Lys73, Tyr105 and Glu166. The structural changes that occur during the Molecular Dynamic (MD) simulation lead to the conclusion that these variants have an inherent capacity of adapting to the various antibiotics. This capability might be the reason why they can hydrolyze antibiotics that have not been described until now to be degraded by TEM variants. The results obtained with computational and experimental methodologies for the complex with Imipenem have shown that in order to this type of enzymes be able to acylate the antibiotics, they need to be capable to protect the ligand from water molecules.

Avaliação da proteção conferida pela via de sinalização do Nrf2 num modelo experimental de sobrecarga de ferro in vivo

O ferro é encontrado em praticamente todos os seres vivos, sendo um cofator para proteínas que desempenham funções essenciais à vida. Nos mamíferos, a maioria do ferro está incorporada na hemoglobina ou armazenado no fígado, ligado à ferritina. É absorvido pelos enterócitos, sendo a principal forma de controlo dos seus níveis. A sobrecarga de ferro pode levar a hemocromatose, podendo ser tóxica para vários órgãos. O fator de transcrição Nrf2 é importante na ativação de genes citoprotetores em situações de stress oxidativo/eletrofílico, colocando-se a hipótese de que poderá estar envolvido na resposta à progressão de doença devido à sobrecarga de ferro. Com o objetivo de determinar se a via do Nrf2 representa uma proteção contra a toxicidade do ferro a nível hepático, foram realizadas duas experiências nas quais murganhos C57BL/6 (B6) e Nrf2-/- machos foram alimentados com dieta standard ou com dieta enriquecida em ferro carbonilo (FeC) (0,5% ou 2,0%). Os resultados demonstram sobrecarga de ferro nos animais que receberam dieta enriquecida, sendo que os que receberam FeC 2,0% apresentaram níveis mais elevados de ferro hepático e sérico, bem como da saturação da transferrina. Os murganhos Nrf2-/- são mais suscetíveis a esta acumulação, mostrando evidências patológicas mais graves, nomeadamente necrose hepatocítica e infiltração de células inflamatórias. A deleção do Nrf2 associado a uma dieta suplementada com FeC 2,0% parece não ser suficiente para o desenvolvimento de fibrose hepática. O estudo da expressão de genes e proteínas do metabolismo do ferro mostrou que os animais B6 e Nrf2-/- são igualmente capazes de responder à sobrecarga de ferro, sugerindo que a sua diferente suscetibilidade à toxicidade do ferro não se deverá a uma regulação ineficiente da homeostasia do Fe. A dieta com FeC 2,0% aumentou a expressão de dois genes alvo do Nrf2, Nqo1 e Gsta1, o que não se verificou com os genes e proteínas GCLC e GCLM. A expressão de genes pró-inflamatórios não mostrou evidências de inflamação nestes animais. Foi demonstrado que os animais Nrf2-/- são mais suscetíveis à toxicidade do ferro, concluindo-se que a via do Nrf2 é ativada em resposta a uma dieta contendo quantidades excessivas de FeC e que confere proteção contra a acumulação de ferro em murganhos B6.