The Modified Selenenyl Amide, M-hydroxy Ebselen, Attenuates Diabetic Nephropathy and Diabetes-Associated Atherosclerosis in ApoE/GPx1 Double Knockout Mice

Seleno-organic glutathione peroxidase (GPx) mimetics, including ebselen (Eb), have been tested in in vitro studies for their ability to scavenge reactive oxygen and nitrogen species, including hydrogen peroxide and peroxynitrite. In this study, we investigated the efficacies of two Eb analogues, m-hydroxy ebselen (ME) and ethanol-ebselen (EtE) and compared these with Eb in cell based assays. We found that ME is superior in attenuating the activation of hydrogen peroxide-induced pro-inflammatory mediators, ERK and P38 in human aortic endothelial cells. Consequently, we investigated the effects of ME in an in vivo model of diabetes, the ApoE/GPx1 double knockout (dKO) mouse. We found that ME attenuates plaque formation in the aorta and lesion deposition within the aortic sinus of diabetic dKO mice. Oxidative stress as assessed by 8-OHdG in urine and nitrotyrosine immunostaining in the aortic sinus and kidney tubules, was reduced by ME in diabetic dKO mice. ME also attenuated diabetes-associated renal injury which included tubulointerstitial fibrosis and glomerulosclerosis. Furthermore, the bioactivity of the pro-fibrotic cytokine transforming growth factor-beta (TGF-beta) as assessed by phospho-Smad2/3 immunostaining was attenuated after treatment with ME. TGF-beta-stimulated increases in collagen I and IV gene expression and protein levels were attenuated by ME in rat kidney tubular cells. However, in contrast to the superior activity of ME in in vitro and cell based assays, ME did not further augment the attenuation of diabetes-associated atherosclerosis and renal injury in our in vivo model when compared with Eb. In conclusion, this study strengthens the notion that bolstering GPx-like activity using synthetic mimetics may be a useful therapeutic strategy in lessening the burden of diabetic complications. However, these studies highlight the importance of in vivo analyses to test the efficacies of novel Eb analogues, as in vitro and cell based assays are only partly predictive of the in vivo situation.

Antithyroid drugs and their analogues: synthesis, structure, and mechanism of action

Thyroid hormones are essential for the development and differentiation of all cells of the human body. They regulate protein, fat, and carbohydrate metabolism. In this Account, we discuss the synthesis, structure, and mechanism of action of thyroid hormones and their analogues. The prohormone thyroxine (14) is synthesized on thyroglobulin by thyroid peroxidase (TPO), a heme enzyme that uses iodide and hydrogen peroxide to perform iodination and phenolic coupling reactions. The monodeiodination of T4 to 3,3',5-triiodothyronine (13) by selenium-containing deiodinases (ID-1, ID-2) is a key step in the activation of thyroid hormones. The type 3 deiodinase (ID-3) catalyzes the deactivation of thyroid hormone in a process that removes iodine selectively from the tyrosyl ring of T4 to produce 3,3',5'-triiodothyronine (rT3). Several physiological and pathological stimuli influence thyroid hormone synthesis. The overproduction of thyroid hormones leads to hyperthyroidism, which is treated by antithyroid drugs that either inhibit the thyroid hormone biosynthesis and/or decrease the conversion of T4 to T3. Antithyroid drugs are thiourea-based compounds, which indude propylthiouracil (PTU), methimazole (MM I), and carbimazole (CBZ). The thyroid gland actively concentrates these heterocyclic compounds against a concentration gradient Recently, the selenium analogues of PTU, MMI, and CBZ attracted significant attention because the selenium moiety in these compounds has a higher nucleophilicity than that of the sulfur moiety. Researchers have developed new methods for the synthesis of the selenium compounds. Several experimental and theoretical investigations revealed that the selone (C=Se) in the selenium analogues is more polarized than the thione (C=S) in the sulfur compounds, and the selones exist predominantly in their zwitterionic forms. Although the thionamide-based antithyroid drugs have been used for almost 70 years, the mechanism of their action is not completely understood. Most investigations have revealed that MMI and PTU irreversibly inhibit TPO. PTU, MTU, and their selenium analogues also inhibit ID-1, most likely by reacting with the selenenyl iodide intermediate. The good ID-1 inhibitory activity of Pill and its analogues can be ascribed to the presence of the -N(H)-C(=O)- functionality that can form hydrogen bonds with nearby amino add residues in the selenenyl sulfide state. In addition to the TPO and ID-1 inhibition, the selenium analogues are very good antioxidants. In the presence of cellular reducing agents such as GSH, these compounds catalytically reduce hydrogen peroxide. They can also efficiently scavenge peroxynitrite, a potent biological oxidant and nitrating agent.

Measuring Glutathione Redox Potential of HIV-1-infected Macrophages

Redox signaling plays a crucial role in the pathogenesis of human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1). The majority of HIV redox research relies on measuring redox stress using invasive technologies, which are unreliable and do not provide information about the contributions of subcellular compartments. A major technological leap emerges from the development of genetically encoded redox-sensitive green fluorescent proteins (roGFPs), which provide sensitive and compartment-specific insights into redox homeostasis. Here, we exploited a roGFP-based specific bioprobe of glutathione redox potential (E-GSH; Grx1-roGFP2) and measured subcellular changes in E-GSH during various phases of HIV-1 infection using U1 monocytic cells (latently infected U937 cells with HIV-1). We show that although U937 and U1 cells demonstrate significantly reduced cytosolic and mitochondrial E-GSH (approximately -310 mV), active viral replication induces substantial oxidative stress (E-GSH more than -240 mV). Furthermore, exposure to a physiologically relevant oxidant, hydrogen peroxide (H2O2), induces significant deviations in subcellular E-GSH between U937 and U1, which distinctly modulates susceptibility to apoptosis. Using Grx1-roGFP2, we demonstrate that a marginal increase of about similar to 25 mV in E-GSH is sufficient to switch HIV-1 from latency to reactivation, raising the possibility of purging HIV-1 by redox modulators without triggering detrimental changes in cellular physiology. Importantly, we show that bioactive lipids synthesized by clinical drug-resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis reactivate HIV-1 through modulation of intracellular E-GSH. Finally, the expression analysis of U1 and patient peripheral blood mononuclear cells demonstrated a major recalibration of cellular redox homeostatic pathways during persistence and active replication of HIV.

Crystallographic studies of the extracytoplasmic function sigma factor sigma(J) from Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis has multiple sigma factors which enable the bacterium to reprogram its transcriptional machinery under diverse environmental conditions. sigma(J), an extracytoplasmic function sigma factor, is upregulated in late stationary phase cultures and during human macrophage infection. sigma(J) governs the cellular response to hydrogen peroxide-mediated oxidative stress. sigma(J) differs from other canonical sigma factors owing to the presence of a SnoaL_2 domain at the C-terminus. sigma(J) crystals belonged to the tetragonal space group I422, with unit-cell parameters a = b = 133.85, c = 75.08 angstrom. Diffraction data were collected to 2.16 angstrom resolution on the BM14 beamline at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF).

Ascorbate Protects Neurons against Oxidative Stress: A Raman Microspectroscopic Study

Oxidative stress due to excessive accumulation of reactive oxygen or nitrogen species in the brain as seen in certain neurodegenerative diseases can have deleterious effects on neurons. Hydrogen peroxide, endogenously generated in neurons under normal physiological conditions, can produce an excess of hydroxyl radical via a Fenton mediated mechanism. This may induce acute oxidative injury if not scavenged or removed effectively by antioxidants. There are several biochemical assay methods to estimate oxidative injury in cells; however, they do not provide information on the biochemical changes as the cells get damaged progressively under oxidative stress. Raman microspectroscopy offers the possibility of real time monitoring of the chemical composition of live cells undergoing oxidative stress under physiological conditions. In the present study, a hippocampal neuron coculture was used to observe the acute impact of hydroxyl radicals generated by hydrogen peroxide in the presence of Fe2+ (Fenton reaction). Raman peaks related to nucleic acids (725, 782, 1092, 1320, 1340, 1420, and 1576 cm(-1)) showed time-dependent changes over the experimental period (60 mm), indicating the breakdown of the phosphodiester backbone as well as nuclear bases. Interestingly, ascorbic acid (a potent antioxidant) when cotreated with Fenton reactants showed protection of cells as inferred from the Raman spectra, presumably by scavenging hydroxyl radicals. Little or no change in the Raman spectra was observed for untreated control cells and for cells exposed to Fe2+ only, H2O2 only, and ascorbate only. A live dead assay study also supported the current observations. Hence, Raman microspectroscopy has the potential to be an excellent noninvasive tool for early detection of oxidative stress that is seen in neurodegenerative diseases.

Evaluation of bioactive sphingolipids in 4-HPR-resistant leukemia cells

Background -- N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR, fenretinide) is a synthetic retinoid with potent pro-apoptotic activity against several types of cancer, but little is known regarding mechanisms leading to chemoresistance. Ceramide and, more recently, other sphingolipid species (e.g., dihydroceramide and dihydrosphingosine) have been implicated in 4-HPR-mediated tumor cell death. Because sphingolipid metabolism has been reported to be altered in drug-resistant tumor cells, we studied the implication of sphingolipids in acquired resistance to 4-HPR based on an acute lymphoblastic leukemia model. Methods -- CCRF-CEM cell lines resistant to 4-HPR were obtained by gradual selection. Endogenous sphingolipid profiles and in situ enzymatic activities were determined by LC/MS, and resistance to 4-HPR or to alternative treatments was measured using the XTT viability assay and annexin V-FITC/propidium iodide labeling. Results -- No major crossresistance was observed against other antitumoral compounds (i.e. paclitaxel, cisplatin, doxorubicin hydrochloride) or agents (i.e. ultra violet C, hydrogen peroxide) also described as sphingolipid modulators. CCRF-CEM cell lines resistant to 4-HPR exhibited a distinctive endogenous sphingolipid profile that correlated with inhibition of dihydroceramide desaturase. Cells maintained acquired resistance to 4-HPR after the removal of 4-HPR though the sphingolipid profile returned to control levels. On the other hand, combined treatment with sphingosine kinase inhibitors (unnatural (dihydro)sphingosines ((dh)Sph)) and glucosylceramide synthase inhibitor (PPMP) in the presence or absence of 4-HPR increased cellular (dh)Sph (but not ceramide) levels and were highly toxic for both parental and resistant cells. Conclusions -- In the leukemia model, acquired resistance to 4-HPR is selective and persists in the absence of sphingolipid profile alteration. Therapeutically, the data demonstrate that alternative sphingolipid-modulating antitumoral strategies are suitable for both 4-HPR-resistant and sensitive leukemia cells. Thus, whereas sphingolipids may not be critical for maintaining resistance to 4-HPR, manipulation of cytotoxic sphingolipids should be considered a viable approach for overcoming resistance.

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.

Investigations of DNA-mediated protein oxidation

<p>DNA charge transport (CT) involves the efficient transfer of electrons or electron holes through the DNA &#960;-stack over long molecular distances of at least 100 base-pairs. Despite this shallow distance dependence, DNA CT is sensitive to mismatches or lesions that disrupt &#960;-stacking and is critically dependent on proper electronic coupling of the donor and acceptor moieties into the base stack. Favorable DNA CT is very rapid, occurring on the picosecond timescale. Because of this speed, electron holes equilibrate along the DNA &#960;-stack, forming a characteristic pattern of DNA damage at low oxidation potential guanine multiplets. Furthermore, DNA CT may be used in a biological context. DNA processing enzymes with 4Fe4S clusters can perform DNA-mediated electron transfer (ET) self-exchange reactions with other 4Fe4S cluster proteins, even if the proteins are quite dissimilar, as long as the DNA-bound [4Fe4S]^3+/2+ redox potentials are conserved. This mechanism would allow low copy number DNA repair proteins to find their lesions efficiently within the cell. DNA CT may also be used biologically for the long-range, selective activation of redox-active transcription factors. Within this work, we pursue other proteins that may utilize DNA CT within the cell and further elucidate aspects of the DNA-mediated ET self-exchange reaction of 4Fe4S cluster proteins.</p> <p>Dps proteins, bacterial mini-ferritins that protect DNA from oxidative stress, are implicated in the survival and virulence of pathogenic bacteria. One aspect of their protection involves ferroxidase activity, whereby ferrous iron is bound and oxidized selectively by hydrogen peroxide, thereby preventing formation of damaging hydroxyl radicals via Fenton chemistry. Understanding the specific mechanism by which Dps proteins protect the bacterial genome could inform the development of new antibiotics. We investigate whether DNA-binding <i>E. coli</i> Dps can utilize DNA CT to protect the genome from a distance. An intercalating ruthenium photooxidant was employed to generate oxidative DNA damage via the flash-quench technique, which localizes to a low potential guanine triplet. We find that Dps loaded with ferrous iron, in contrast to Apo-Dps and ferric iron-loaded Dps which lack available reducing equivalents, significantly attenuates the yield of oxidative DNA damage at the guanine triplet. These data demonstrate that ferrous iron-loaded Dps is selectively oxidized to fill guanine radical holes, thereby restoring the integrity of the DNA. Luminescence studies indicate no direct interaction between the ruthenium photooxidant and Dps, supporting the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. Thus DNA CT may be a mechanism by which Dps efficiently protects the genome of pathogenic bacteria from a distance.</p> <p>Further work focused on spectroscopic characterization of the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. X-band EPR was used to monitor the oxidation of DNA-bound Dps after DNA photooxidation via the flash-quench technique. Upon irradiation with poly(dGdC)₂, a signal arises with <i>g</i> = 4.3, consistent with the formation of mononuclear high-spin Fe(III) sites of low symmetry, the expected oxidation product of Dps with one iron bound at each ferroxidase site. When poly(dGdC)₂ is substituted with poly(dAdT)₂, the yield of Dps oxidation is decreased significantly, indicating that guanine radicals facilitate Dps oxidation. The more favorable oxidation of Dps by guanine radicals supports the feasibility of a long-distance protection mechanism via DNA CT where Dps is oxidized to fill guanine radical holes in the bacterial genome produced by reactive oxygen species.</p> <p>We have also explored possible electron transfer intermediates in the DNA-mediated oxidation of ferrous iron-loaded Dps. Dps proteins contain a conserved tryptophan residue in close proximity to the ferroxidase site (W52 in <i>E. coli</i> Dps). In comparison to WT Dps, in EPR studies of the oxidation of ferrous iron-loaded Dps following DNA photooxidation, W52Y and W52A mutants were deficient in forming the characteristic EPR signal at <i>g</i> = 4.3, with a larger deficiency for W52A compared to W52Y. In addition to EPR, we also probed the role of W52 Dps in cells using a hydrogen peroxide survival assay. Bacteria containing W52Y Dps survived the hydrogen peroxide challenge more similarly to those containing WT Dps, whereas cells with W52A Dps died off as quickly as cells without Dps. Overall, these results suggest the possibility of W52 as a CT hopping intermediate.</p> <p>DNA-modified electrodes have become an essential tool for the study of the redox chemistry of DNA processing enzymes with 4Fe4S clusters. In many cases, it is necessary to investigate different complex samples and substrates in parallel in order to elucidate this chemistry. Therefore, we optimized and characterized a multiplexed electrochemical platform with the 4Fe4S cluster base excision repair glycosylase Endonuclease III (EndoIII). Closely packed DNA films, where the protein has limited surface accessibility, produce EndoIII electrochemical signals sensitive to an intervening mismatch, indicating a DNA-mediated process. Multiplexed analysis allowed more robust characterization of the CT-deficient Y82A EndoIII mutant, as well as comparison of a new family of mutations altering the electrostatics surrounding the 4Fe4S cluster in an effort to shift the reduction potential of the cluster. While little change in the DNA-bound midpoint potential was found for this family of mutants, likely indicating the dominant effect of DNA-binding on establishing the protein redox potential, significant variations in the efficiency of DNA-mediated electron transfer were apparent. On the basis of the stability of these proteins, examined by circular dichroism, we proposed that the electron transfer pathway in EndoIII can be perturbed not only by the removal of aromatic residues but also through changes in solvation near the cluster.</p> <p>While the 4Fe4S cluster of EndoIII is relatively insensitive to oxidation and reduction in solution, we have found that upon DNA binding, the reduction potential of the [4Fe4S]^3+/2+ couple shifts negatively by approximately 200 mV, bringing this couple into a physiologically relevant range. Demonstrated using electrochemistry experiments in the presence and absence of DNA, these studies do not provide direct molecular evidence for the species being observed. Sulfur K-edge X-ray absorbance spectroscopy (XAS) can be used to probe directly the covalency of iron-sulfur clusters, which is correlated to their reduction potential. We have shown that the Fe-S covalency of the 4Fe4S cluster of EndoIII increases upon DNA binding, stabilizing the oxidized [4Fe4S]³⁺ cluster, consistent with a negative shift in reduction potential. The 7% increase in Fe-S covalency corresponds to an approximately 150 mV shift, remarkably similar to DNA electrochemistry results. Therefore we have obtained direct molecular evidence for the shift in 4Fe4S reduction potential of EndoIII upon DNA binding, supporting the feasibility of our model whereby these proteins can utilize DNA CT to cooperate in order to efficiently find DNA lesions inside cells.</p> <p>In conclusion, in this work we have explored the biological applications of DNA CT. We discovered that the DNA-binding bacterial ferritin Dps can protect the bacterial genome from a distance via DNA CT, perhaps contributing to pathogen survival and virulence. Furthermore, we optimized a multiplexed electrochemical platform for the study of the redox chemistry of DNA-bound 4Fe4S cluster proteins. Finally, we have used sulfur K-edge XAS to obtain direct molecular evidence for the negative shift in 4Fe4S cluster reduction potential of EndoIII upon DNA binding. These studies contribute to the understanding of DNA-mediated protein oxidation within cells.</p>

Estudo da enzima Horseradish peroxidase (HRP) no descoramento dos corantes têxteis Azul Drimaren X-3LR, Azul Drimaren X-BLN, Rubinol Drimaren X-3LR e Azul Drimaren CL-R

O presente trabalho avaliou o potencial da enzima HRP no descoramento dos corantes têxteis: Azul Drimaren X-3LR (DMBLR), Azul Drimaren X-BLN (DMBBLN), Rubinol Drimaren X-3LR (DMR) e Azul Drimaren CL-R (RBBR). Parâmetros como concentração do corante, temperatura, concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2) e tempo de reação foram otimizados. Os ensaios de descoramento dos corantes foram realizados a partir desses resultados. As melhores condições reacionais determinadas para os corantes estudados foram: concentração do corante = 120 mg L-1, temperatura = 35C, concentração de H2O2 = 0,55 mM e tempo de reação = 1 hora. Os percentuais de descoramento dos corantes DMBLR, DMBBLN, DMR e RBBR, após o tratamento enzimático foi de 99, 77, 94 e 97%, respectivamente. O tempo reacional de 5 minutos foi suficiente para os corantes DMBLR e RBBR apresentarem elevada porcentagem de descoramento, 96% para ambos. Já os corantes DMBBLN e DMR só apresentaram elevado grau de descoramento após 1 hora de reação, sendo o corante DMBBLN o mais recalcitrante, apresentando uma melhora de 10% na porcentagem de descoramento, após 24 horas de reação. Além do grau de descoramento, também foi avaliada a toxicidade dos corantes antes e após o tratamento enzimático utilizando Daphnia pulex e Artemia salina como bioindicadores de toxicidade. Resultados toxicológicos utilizando Daphnia pulex não foram conclusivos, indicando que esse bioindicador não foi adequado para avaliar a toxicidade dos corantes estudados no meio reacional utilizado. Com o uso da Artemia salina na avaliação toxicológica foi observado uma redução da toxicidade para os corantes DMBLR, DMR e RBBR após tratamento enzimático, e um aumento da toxicidade não significativo para o corante DMBBLN. Os resultados obtidos no trabalho ressaltam a eficiência da enzima HRP no descoramento dos corantes têxteis estudados, sem a geração de produtos tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente

Redução de carga orgânica recalcitrante de efluente de indústria gráfica por reação de fenton

A Casa da Moeda do Brasil (CMB) é uma empresa nacional, com mais de 300 anos de experiência na produção de valores e impressos de segurança. A produção de cédulas, realizada pelo Departamento de Cédulas (DECED), consiste de três etapas de impressão, off-set, calografia e tipografia, seguida de acabamento e embalagem semi-automatizado. A impressão calcográfica consome solução de limpeza, composta de soda cáustica e óleo sulfonado, para limpeza do cilindro de impressão, gerando um efluente líquido saturado de tinta. Este efluente apresenta baixa biodegradabilidade, apresentando uma relação DBO / DQO de aproximadamente 1:4. Em termos de tratabilidade, as estações de tratamento de efluentes (ETE) apresentam uma configuração convencional, por via biológica, demonstram pouca eficiência na degradação da matéria orgânica deste efluente. Com compostos recalcitrantes, torna-se necessária a inclusão de uma etapa terciária que permita sua degradação por via química, permitindo o descarte do efluente com características menos danosas ao ambiente. Neste trabalho, aplicou-se a reação de Fenton no efluente do DECED por sua capacidade de converter a matéria orgânica em gás carbônico e água ou, caso seja utilizado em pré-tratamentos, torna-os biodegradáveis. Foram estudadas diferentes condições para medir a influência de diferentes parâmetros na eficiência da reação. A reação de Fenton consiste na geração de radicais hidroxil (HO), por diferentes rotas, em quantidades suficientes para a degradação de matéria orgânica. Esses radicais são gerados a partir de peróxido de hidrogênio (H2O2) em reações com diferentes precursores como ozônio (O3), luz UV (ultravioleta), ultra-som e sais de ferro. No presente trabalho restringiu-se às reações com sais de ferro. Dentre os resultados obtidos, verificou-se o tempo mínimo para reação em 10 minutos. A relação entre íons ferro e peróxido de hidrogênio é menor do que a literatura normalmente sugere, 1:2, contra 1:3. Como a solução de sulfato ferroso é muito instável, passando os íons ferrosos a férricos, utilizou-se a adição direta do sal. Em escala industrial, a solução de sulfato ferroso deve ser preparada em poucas quantidades para que tenha baixo tempo de estocagem, a fim de não ser degradada. A temperatura, na faixa estudada (de 20C à 45C), é um parâmetro que tem pouca influência, pois a redução da eficiência da reação foi pequena (de 99,0% para 94,9%). O ferro utilizado na reação não se demonstrou uma nova fonte de transtornos para o ambiente. Nas condições utilizadas, a concentração de ferro residual esteve próxima ao limite permitido pela legislação no efluente tratado, necessitando apenas de alguns ajustes para a correção do problema

Remediação de solos e lençóis freáticos em postos de gasolina via processo de fenton: estudo de caso

Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ &#8594; Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto

Resposta adaptativa e efeitos das substâncias oxidantes - K2TeO3, H2O2 e paraquate - na produção de biofilme de amostras de Corynebacterium diphtheriae isolados de origens diversas

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas.

Avaliação clínico visual de três técnicas de clareamento dental

O objetivo deste estudo in vivo foi avaliar comparativamente três técnicas de clareamento de dentes polpados quanto ao grau de cor final alcançado, sensibilidade dental e satisfação pessoal de operadores e pacientes. Indivíduos jovens de mesma faixa etária e padrão de higiene bucal foram selecionados e divididos aleatoriamente entre os grupos (G1; n=7) caseiro, com regime de uso de 8 h/dia/4 semanas; (G2; n=7) consultório, com regime de clareamento de 4 sessões semanais de 2 aplicações de 15 min cada e; (G3; n=6) associado, com caseiro e consultório combinados. Para as técnicas caseira e de consultório foram utilizados peróxido de carbamida a 16% (WhitegoldHome/Dentsply) e peróxido de hidrogênio a 35% (Whitegold Office/Dentsply), respectivamente. Os registros de cor foram obtidos por um único operador antes e após o emprego da cada técnica utilizando escala de cores Vita Bleachedguide 3D-Master e máquina fotográfica digital profissional (EOS Rebel XT Canon), com ajustes de iluminação, flash e distância focal padronizados. O nível de clareamento foi avaliado por unidades de mudança de cor (luminosidade) na escala de cores, além do número de tons alcançados nas imagens digitais e mudança de cor no sistema CIE L*a*b* por meio do software ScanWhite. Os dados foram tratados estatisticamente pelos testes não paramétricos de Kruskal Wallis e dos sinais (p&#8804;0,05). Os registros de sensibilidade dental trans e pós operatória e da satisfação pessoal dos operadores e pacientes foram preenchidos individualmente em questionário unidimensional ao final de cada sessão. Foram atribuídos escores para a avaliação final da sensibilidade dental, conforme: 0=ausente; 1=leve; 2=moderada e; 3=severa. Os dados foram tratados estatisticamente pelo teste Kruskal Wallis. As médias das variações de unidades de mudança de cor da escala Vita e do software foram, respectivamente: G1) 4,57 (IC1,34), 27,14 (IC12,03); G2) 2,86 (IC0,99), 21,29 (IC14,27); G3) 4 (IC1,82), 25,33 (IC10,70). Na comparação entre os métodos de avaliação de cor, os p-valores do teste dos sinais foram 0,453, 0,453 e 0,687 para os grupos 1, 2 e 3, respectivamente. As médias da variação total de cor (&#8710;E) foram, respectivamente: G1) 8,79(IC4,18), G2) 7,10(IC3,53) e G3) 9,74 (IC4,07). Não foi determinada diferença estatisticamente significante entre os grupos. Os postos médios do nível de sensibilidade foram: G1 = 9,64; G2 = 11,58; e G3 = 10,43, e o p-valor = 0,807. Não houve diferença estatisticamente significante entre grupos. Conclui-se que as técnicas caseiro, consultório e associada foram igualmente eficazes quanto ao nível de cor final, de acordo com os métodos objetivos e subjetivos utilizados. O nível de sensibilidade dental foi o mesmo independentemente da técnica utilizada. Todos os indivíduos registraram satisfação ao final do clareamento.

Estudo do crescimento bacteriano e da aplicação de procedimentos de limpeza e desinfecção no aço inoxidável 304L

Técnicas de limpeza química ou mecânica são comumente empregadas para evitar a formação de biofilmes e problemas associados com a colonização de superfícies por micro-organismos. Neste trabalho, amostras de aço inox 304L foram submetidas a ensaios acelerados de crescimento de biofilme, o qual foi posteriormente removido por tratamentos de limpeza e desinfecção (choque térmico com água a 70C por 1h, limpeza com ácido fosfórico 20 % v/v por 30min e desinfecção com peróxido de hidrogênio 0,17 % v/v por 1h). Com o objetivo de verificar a influência destes tratamentos na remoção do biofilme, este foi caracterizado (por quantificação microbiana e análises de espectroscopia de impedância eletroquímica - EIE), antes e após a aplicação dos tratamentos. Dois casos foram estudados. No primeiro caso, simularam-se condições presentes em tubulações de ambientes hospitalares e sistemas de distribuição de água quente. O micro-organismo utilizado foi a bactéria Serratia marcences. O processo de formação de biofilme e posterior limpeza e desinfecção foi realizado de modo contínuo durante 15 semanas. Os resultados de quantificação microbiana e de EIE mostraram que desde a primeira semana de exposição e ao longo dos ensaios, formou-se um biofilme aderente à superfície do aço e que o emprego dos tratamentos de limpeza e desinfecção não foi eficaz na remoção do biofilme. Em um segundo caso, simularam-se condições presentes em tubulações da indústria de água mineral, empregando-se a bactéria Pseudomonas aeruginosa. Neste caso, as técnicas de limpeza e desinfecção foram aplicadas individualmente e em conjunto. A aplicação de choque térmico, assim como da limpeza ácida, sobre um biofilme com 72 h de formação foi capaz de eliminar as bactérias viáveis, presentes na superfície do aço. Entretanto, a desinfecção com peróxido de hidrogênio não foi capaz de eliminá-las. Nas duas condições, porém, as análises de EIE do sistema aço/biofilme mostraram que o mesmo não foi completamente removido da superfície do metal. Correlacionando os dois casos, pode-se inferir que a superfície do aço inox 304L é rapidamente colonizada pelas duas espécies microbianas e que as técnicas de limpeza e desinfecção são capazes de reduzir e até eliminar as células viáveis, embora não removam completamente o biofilme da superfície. Por outro lado, é importante ressaltar que fatores como a arquitetura, espessura e porosidade do biofilme, e propriedades intrínsecas da superfície, são fatores que afetam os valores de impedância medidos, sendo necessário considerá-los na análise, tanto da formação do biofilme, quanto dos efeitos dos procedimentos de limpeza e desinfecção

Efeitos de regimes de sobreclareamento associados a produtos clareadores caseiros sobre o conteúdo mineral e a rugosidade do esmalte dentário humano

O clareamento dental se tornou um dos tratamentos estéticos mais realizados nos consultórios odontológicos, devido à simplicidade técnica e popularização através da mídia. Consiste na utilização de géis à base de peróxido de carbamida, peróxido de hidrogénio e, em uma menor escala, de perborato de sódio, com intuito de oxidar moléculas responsáveis pela pigmentação da estrutura dentária. Apesar da grande quantidade de estudos sobre o tema, não se sabe os efeitos do uso excessivo desses agentes sobre a estrutura dentária. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos sobre a rugosidade superficial e conteúdo mineral do esmalte dental humano submetido a regimes de sobreclareamento associados ao uso de géis clareadores caseiros: peróxido de carbamida 10% (Opalescence PF Regular 10%, Ultradent do Brasil Produtos Odontológicos Ltda., Indaiatuba, São Paulo), peróxido de hidrogênio 9,5% (DayWhite 9,5%, Discus, LLC Culver City, EUA), bem como tiras clareadoras (Oral-B WhiteStrips, Anderson Packaging, Rockford, Estados Unidos). Quatro fragmentos de esmalte obtidos a partir de cinco dentes foram submetidos a um diferente tratamento: Grupo I - armazenamento em saliva artificial por oito semanas; Grupo 2 oito semanas de tratamento com gel de peróxido de carbamida 10% por 6 horas diárias; Grupo 3 oito semanas de tratamento com gel de peróxido de hidrogênio 9,5% com duas aplicações diárias de 30 minutos; Grupo 4 oito semanas de tratamento com tiras clareadoras duas aplicações diárias de 30 minutos. A alteração no conteúdo mineral foi avaliada semanalmente em seis pontos de cada fragmento devidamente identificados através de um sistema de coordenadas (X, Y e Z) utilizando-se a técnica de fluorescência de raios X (Artax 200). Alterações na rugosidade superficial das amostras também foram avaliadas através de um rugosímetro 3D (FormTalysurf 60, Taylor Leicester, Reino Unido). Apenas o grupo 3 apresentou diferenças estatísticas significativas com relação aos níveis de rugosidade (p<0,05), porém não consideradas como clinicamente significativos. Para os demais tratamentos e intervalos propostos, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0,05). Desse modo, não houve alterações compatíveis com um processo de desmineralização ou aumento real da rugosidade da superfície. Nas condições desse estudo in vitro os géis clareadores caseiros foram considerados seguros. São necessários novos estudos in situ e in vitro que analisem os efeitos de regimes de sobreclareamento quando em condições de somatório de desafios intra-orais.