Computationally Guided Monomerization of Red Fluorescent Proteins of the Class Anthozoa

Red fluorescent proteins (RFPs) have attracted significant engineering focus because of the promise of near infrared fluorescent proteins, whose light penetrates biological tissue, and which would allow imaging inside of vertebrate animals. The RFP landscape, which numbers ~200 members, is mostly populated by engineered variants of four native RFPs, leaving the vast majority of native RFP biodiversity untouched. This is largely due to the fact that native RFPs are obligate tetramers, limiting their usefulness as fusion proteins. Monomerization has imposed critical costs on these evolved tetramers, however, as it has invariably led to loss of brightness, and often to many other adverse effects on the fluorescent properties of the derived monomeric variants. Here we have attempted to understand why monomerization has taken such a large toll on Anthozoa class RFPs, and to outline a clear strategy for their monomerization. We begin with a structural study of the far-red fluorescence of AQ143, one of the furthest red emitting RFPs. We then try to separate the problem of stable and bright fluorescence from the design of a soluble monomeric β-barrel surface by engineering a hybrid protein (DsRmCh) with an oligomeric parent that had been previously monomerized, DsRed, and a pre-stabilized monomeric core from mCherry. This allows us to use computational design to successfully design a stable, soluble, fluorescent monomer. Next we took HcRed, which is a previously unmonomerized RFP that has far-red fluorescence (λemission = 633 nm) and attempted to monomerize it making use of lessons learned from DsRmCh. We engineered two monomeric proteins by pre-stabilizing HcRed’s core, then monomerizing in stages, making use of computational design and directed evolution techniques such as error-prone mutagenesis and DNA shuffling. We call these proteins mGinger0.1 (λem = 637 nm / Φ = 0.02) and mGinger0.2 (λem = 631 nm Φ = 0.04). They are the furthest red first generation monomeric RFPs ever developed, are significantly thermostabilized, and add diversity to a small field of far-red monomeric FPs. We anticipate that the techniques we describe will be facilitate future RFP monomerization, and that further core optimization of the mGingers may allow significant improvements in brightness.

DNA-Mediated Charge Transport Devices for Protein Detection

Detection of biologically relevant targets, including small molecules, proteins, DNA, and RNA, is vital for fundamental research as well as clinical diagnostics. Sensors with biological elements provide a natural foundation for such devices because of the inherent recognition capabilities of biomolecules. Electrochemical DNA platforms are simple, sensitive, and do not require complex target labeling or expensive instrumentation. Sensitivity and specificity are added to DNA electrochemical platforms when the physical properties of DNA are harnessed. The inherent structure of DNA, with its stacked core of aromatic bases, enables DNA to act as a wire via DNA-mediated charge transport (DNA CT). DNA CT is not only robust over long molecular distances of at least 34 nm, but is also especially sensitive to anything that perturbs proper base stacking, including DNA mismatches, lesions, or DNA-binding proteins that distort the π-stack. Electrochemical sensors based on DNA CT have previously been used for single-nucleotide polymorphism detection, hybridization assays, and DNA-binding protein detection. Here, improvements to (i) the structure of DNA monolayers and (ii) the signal amplification with DNA CT platforms for improved sensitivity and detection are described.

First, improvements to the control over DNA monolayer formation are reported through the incorporation of copper-free click chemistry into DNA monolayer assembly. As opposed to conventional film formation involving the self-assembly of thiolated DNA, copper-free click chemistry enables DNA to be tethered to a pre-formed mixed alkylthiol monolayer. The total amount of DNA in the final film is directly related to the amount of azide in the underlying alkylthiol monolayer. DNA monolayers formed with this technique are significantly more homogeneous and lower density, with a larger amount of individual helices exposed to the analyte solution. With these improved monolayers, significantly more sensitive detection of the transcription factor TATA binding protein (TBP) is achieved.

Using low-density DNA monolayers, two-electrode DNA arrays were designed and fabricated to enable the placement of multiple DNA sequences onto a single underlying electrode. To pattern DNA onto the primary electrode surface of these arrays, a copper precatalyst for click chemistry was electrochemically activated at the secondary electrode. The location of the secondary electrode relative to the primary electrode enabled the patterning of up to four sequences of DNA onto a single electrode surface. As opposed to conventional electrochemical readout from the primary, DNA-modified electrode, a secondary microelectrode, coupled with electrocatalytic signal amplification, enables more sensitive detection with spatial resolution on the DNA array electrode surface. Using this two-electrode platform, arrays have been formed that facilitate differentiation between well-matched and mismatched sequences, detection of transcription factors, and sequence-selective DNA hybridization, all with the incorporation of internal controls.

For effective clinical detection, the two working electrode platform was multiplexed to contain two complementary arrays, each with fifteen electrodes. This platform, coupled with low density DNA monolayers and electrocatalysis with readout from a secondary electrode, enabled even more sensitive detection from especially small volumes (4 μL per well). This multiplexed platform has enabled the simultaneous detection of two transcription factors, TBP and CopG, with surface dissociation constants comparable to their solution dissociation constants.

With the sensitivity and selectivity obtained from the multiplexed, two working electrode array, an electrochemical signal-on assay for activity of the human methyltransferase DNMT1 was incorporated. DNMT1 is the most abundant human methyltransferase, and its aberrant methylation has been linked to the development of cancer. However, current methods to monitor methyltransferase activity are either ineffective with crude samples or are impractical to develop for clinical applications due to a reliance on radioactivity. Electrochemical detection of methyltransferase activity, in contrast, circumvents these issues. The signal-on detection assay translates methylation events into electrochemical signals via a methylation-specific restriction enzyme. Using the two working electrode platform combined with this assay, DNMT1 activity from tumor and healthy adjacent tissue lysate were evaluated. Our electrochemical measurements revealed significant differences in methyltransferase activity between tumor tissue and healthy adjacent tissue.

As differential activity was observed between colorectal tumor tissue and healthy adjacent tissue, ten tumor sets were subsequently analyzed for DNMT1 activity both electrochemically and by tritium incorporation. These results were compared to expression levels of DNMT1, measured by qPCR, and total DNMT1 protein content, measured by Western blot. The only trend detected was that hyperactivity was observed in the tumor samples as compared to the healthy adjacent tissue when measured electrochemically. These advances in DNA CT-based platforms have propelled this class of sensors from the purely academic realm into the realm of clinically relevant detection.

Efeitos da associação da ovariectomia com uma dieta hiperlipídica sobre alterações no metabolismo lipídico, remodelamento e redistribuição do tecido adiposo e sobre os marcadores inflamatórios em camundongas C57BL/6

A menopausa está associada a algumas alterações metabólicas como a obesidade, dislipidemia e inflamação, entre outras anomalias presentes na síndrome metabólica humana. Uma dieta hiperlipídica ou high-fat (HF) associada à menopausa piora tais alterações, aumentando ainda mais o risco de doença cardiovascular. A hipótese de que uma dieta HF agrava as complicações relacionadas à ovariectomia foi testada. Foram avaliadas fêmeas C57BL/6 ovariectomizadas (OVX) ou com operação SHAM e alimentados com ração padrão ou Standard Chow (SC, 10% de gordura) ou uma dieta HF (60% de gordura) por 18 semanas. A eficiência alimentar (EA), massa corporal (MC), distribuição regional das massas de gordura e a morfometria dos adipócitos foram estudados. As análises de sangue (colesterol total, CT, triglicerídeos, TG, citocinas e adipocinas) foram realizadas. Camundongas OVX-HF apresentaram maior EA e maior MC do que os demais grupos (P<0,05). A gordura visceral (ovariana e retroperitoneal) e a gordura subcutânea (gordura inguinal) tiveram o mesmo padrão de distribuição entre os grupos SHAM-SC, SHAM-HF e OVX-SC, mas o grupo OVX-HF apresentou um padrão diferente de acúmulo de gordura - muito maior do que no rupo SHAM-SC. A associação da ovariectomia com a dieta HF aumentou significativamente o diâmetro dos adipócitos dos animais OVX-HF em comparação aos SHAM-HF (P<0,0001) e também agravou a elevação dos níveis de CT, TG e de leptina nas camundongas OVX-HF, em relação aos OVX-SC (P<0,0001). Os níveis de adiponectina foram maiores nas camundongas OVX-SC comparados com as das camundongas SHAM-SC e OVX-HF (P<0,001). A associação da ovariectomia com a dieta HF agravou o aumento dos níveis séricos de leptina em camundongas OVX-HF, em relação aos OVX-SC (P<0,005). TNF-alfa não foi diferente entre os grupos, mas a IL-6 foi significativamente maior nas camundongas OVX-HF comparados a ambos os grupos SHAM-HF e OVX-SC (P<0,0001). Concluindo, a ingestão de uma dieta hiperlipídica por camundongas ovariectomizadas, leva ao aumento do acúmulo e redistribuição inadequada de gordura, à piora dos níveis de citocinas e adipocinas, assim como à desordem metabólica, o que aumenta os fatores de risco para doenças cardiovasculares.

Estudo dos efeitos da exposição materna à nicotina na lactação sobre a função da medula adrenal e dos adipócitos de ratos machos e fêmeas

Alterações nutricionais, hormonais e ambientais nos períodos críticos do desenvolvimento como a gestação e/ou lactação podem influenciar a estrutura e a fisiologia de órgãos e tecidos, predispondo ao aparecimento de doenças na vida adulta. Esse fenômeno é conhecido como programação metabólica. O fumo materno na gestação/lactação tem sido associado ao sobrepeso/obesidade na infância e na vida adulta em ambos os sexos. Porém, estudos evidenciam diferenças entre os gêneros em resposta a exposição à nicotina. Já foi demonstrado que muitas mulheres param de fumar na gestação, mas a maioria destas volta a fumar na lactação. Anteriormente, mostramos que machos adultos cujas mães foram expostas à nicotina na lactação, desenvolveram obesidade central, hiperleptinemia e hipotireoidismo. Como a nicotina afeta a função adrenal e como catecolaminas e glicocorticóides têm efeitos bem conhecidos sobre o tecido adiposo, avaliamos a função da medula adrenal e o conteúdo de leptina no tecido adiposo e músculo de machos e fêmeas cujas mães foram expostas à nicotina na lactação. Dois dias pós-parto, implantamos minibombas osmóticas nas ratas lactantes dividas em: NIC infusão de nicotina (6mg/Kg/dia s.c.) por 14 dias, e C infusão de salina pelo mesmo período. Estas lactantes foram divididas de acordo com o sexo das proles. O sacrifício das proles de ambos os sexos ocorreu aos 15 (fim da exposição à nicotina) e 180 dias de vida. Aos 15 dias, os machos da prole NIC apresentaram aumento de MGV absoluta e relativa ao peso corporal (+72% e +73% respectivamente), hiperleptinemia (+35%), hipercorticosteronemia (+67%), maior peso adrenal (+39%), conteúdo de catecolaminas totais (absoluto: +69% e relativo: +41%), embora diminuição da enzima TH (-33%). Quando adultos, os machos programados exibiram maior massa corporal (+10%), MGV absoluta (+47%) e relativa (+33%), além de hiperleptinemia (+41%) e maior conteúdo de leptina no TAV (+23%). Esses animais também apresentaram hipercorticosteronemia (+77%), maior conteúdo de catecolaminas totais absoluto e relativo (+79% e +89% respectivamente) e de TH (+38%) embora tenham menor secreção de catecolaminas in vitro estimulada por cafeína (-19%) e maior expressão do ADRB3 no TAV (+59%). Em relação as fêmeas da prole NIC aos 15 dias de vida, estas apresentaram menor massa corporal (-6%) e hiperleptinemia (+41%) embora sem alteração da MGV. Aos 180 dias, as fêmeas da prole NIC apresentaram menor conteúdo de leptina no TAS (-46%) e maior conteúdo de leptina no músculo solear (+22%) e diminuição da expressão do ADRB3 no TAV (-39%). Concluímos que a nicotina materna afeta ambos, medula adrenal e tecido adiposo de forma gênero dependente, tanto em curto prazo (quando a nicotina está presente no leite materno), quanto em longo prazo (repercussões na vida adulta). De forma geral, as fêmeas da prole NIC apresentam alterações mais discretas do que os machos em ambos os períodos estudados.

Is inbreeding avoidance driving female mate choice in Verreaux's sifaka lemurs?

Females of different species might exert female mate choice for different reasons, one of them the aim of avoiding inbreeding. In this study I examine the implication of inbreeding avoidance as a mechanism driving female mate choice in Verreaux’s sifaka lemurs (Propithecus verreauxi). In fact, in this species females are dominant and appear to be able to choose certain males to mate with, while observations indicate that rank, body size, canine size and proportions of fights won are not factors influencing female mate choice. So I hypothesized that females mate choice is driven by inbreeding avoidance in Verreaux’s sifaka lemurs. Tissue and fecal samples were collected in the Kirindy Mitea National Park in western Madagascar as a source of DNA. Parentage was assigned for a sample of the population and relatedness coefficients between dams and sires were estimated and compared to those of between random female and male pairs, dams and other candidate sires within the population and within the groups were the offspring were conceived. I found that there were no significant differences in none of the comparisons which means that Verreaux’s sifaka females do not mate more with males that are more distantly related to them. I concluded that inbreeding avoidance does not appear to be the main force driving female mate choice in Verreaux’s sifaka lemurs and I addressed explanations for these findings. With this study I contribute to our knowledge of female mate choice in lemurs.

A exposição a fumaça de cigarro altera distribuição de tecido adiposo branco de camundongos fêmeas jovens

O tabagismo e a obesidade são as principais causas de morbidade e mortalidade no mundo. Estudos populacionais relatam que fumantes, principalmente do sexo feminino, apresentam baixo índice de massa corporal. Porém, são escassos os estudos que avaliem a composição corporal de humanos e animais expostos a fumaça de cigarro, em especial nos adolescentes. Aos 35 d de idade, camundongos fêmeas foram expostos à fumaça de cigarros 3R4F (médio teor de nicotina), 8 h/dia, por 15 dias (F, n=12), paralelamente foi avaliado animais não expostos (C, n=12). Imediatamente após a exposição, metade dos animais de cada grupo foi sacrificada e a outra metade permaneceu em observação por 30dias. Durante todo o período experimental, a massa e comprimento corporal e ingestão alimentar foram avaliados. Ao final de cada período, os animais foram avaliados por DXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) e sacrificados por exsanguinação. Para avaliação e comprovação da exposição ao fumo foi utilizado a cotinina e morfologia do pulmão. No plasma foram avaliados colesterol, triglicerídeos, glicose, cotinina e insulina. Amostras de tecido adiposo intra-abdominal (IA) e subcutâneo (SC) foram coletadas e processadas por técnica histológica de rotina para análise morfológica. As expressões de PPAR, UCP2 e CPT1 foram avaliadas no tecido IA por western blotting. Durante a exposição, a massa, o comprimento corporal, a ingestão alimentar, a massa magra e a massa de tecido IA, bem como a glicose e o colesterol e a expressão de PPAR permaneceram inalterados. A expressão de UCP2 e CPT1, assim como a insulina circulante diminuiram. A gordura corporal total e do tronco, triglicerídeos e cotinina aumentaram. A análise morfológica não evidenciou alteração no tecido IA, mas, houve aumento do número e diminuição da área dos adipócitos no tecido SC. Após trinta de dias de abstinência a massa corporal, a massa e o número de adipócitos do tecido IA e a glicose aumentaram no grupo F, enquanto houve diminuição do colesterol, da área do adipócito IA e SC e do número do SC. Porém, sem alteração da ingestão, do comprimento corporal, da massa magra, da massa de gordura total e do tronco, da insulina e dos triglicerídeos e também da expressão de PPAR, UCP2 e CPT1 no IA. A exposição à fumaça de cigarro, em camundongos fêmeas jovens, desencadeou mudanças na adiposidade, que repercutiram de forma prejudicial e precoce sobre o metabolismo. Mesmo com a cessação do hábito de fumar os distúrbios metabólicos permanecem expressivos

Alteração do tecido adiposo e fígado em modelo experimental de síndrome metabólica: ação de agonista PPAR-gama e bloqueador de receptor AT1 da angiotensina 2

Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da telmisartana (agonista PPAR-gama parcial), losartana (puro bloqueador do receptor AT1 da angiotensina II) e rosiglitazona (agonista PPAR-gama) em modelo experimental de síndrome metabólica. Os alvos do estudo foram a pressão arterial, metabolismo de carboidratos, resistência insulínica, inflamação, tecido adiposo e fígado. Camundongos C57BL/6 (a partir de 3 meses de idade) foram alimentados com dieta padrão (SC, n = 10) ou dieta hiperlipídica rica em sal (HFHS, n = 40) por 12 semanas. Após esse tempo, os animais do grupo HFHS foram subdivididos em 4 grupos (n = 10): HFHS (sem tratamento), ROSI (HFHS tratado com rosiglitazona), TELM (HFHS tratado com telmisartana) e LOS (HFHS tratado com losartana) por 5 semanas. O grupo HFHS apresentou um significante ganho de peso e aumento da pressão arterial sistólica, hiperinsulinemia com resistência insulínica, hiperleptinemia, hipertrofia de adipócitos bem como um quadro de esteatose hepática e níveis aumentados da citocina inflamatória interleucina-6 (IL-6). Os animais tratados com telmisartana chegou ao final do experimento com massa corporal similar ao grupo SC, com reversão do quadro de resistência insulínica, com pressão arterial normal, adipócitos de tamanho normal e sem apresentar esteatose hepática. Além disso, o tratamento com telmisartana aumentou a expressão de PPARγ e adiponectina no tecido adiposo epididimal. A expressão da proteína desacopladora-1 (UCP-1) no tecido adiposo branco (TAB) também foi aumentada. O tratamento com losartana diminuiu a pressão arterial para valores normais, porém com menores efeitos nos parâmetros metabólicos dos animais. O presente modelo experimental de ganho de peso e hipertensão induzidos por dieta mimetiza a síndrome metabólica humana. Neste modelo, a telmisartana aumentou a expressão de UCP-1 no TAB, preveniu o ganho de peso e melhorou a sensibilidade à insulina e a esteatose hepática dos camundongos C57BL/6, provavelmente devido à ativação PPAR-gama.

Investigation of taste tainting in salmon flesh in the Ribble catchment

This report presents the findings of the first phase of an investigation into the cause(s) of taints in salmonid fish in the River Ribble, commissioned by the North West Region of the Environment Agency. There have been reports of tainting in fish taken from both the estuary and the freshwater river for many years, but the contaminants involved and their source and transport pathway are unknown. Tainting by phenols has been of specific concern in the past. The work programme comprised: examination of tainting reports; collection of salmonids; their submission for taste testing; literature review; analysis of fish flesh using gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) and analysis of river bed sediments. From enquiries, three common descriptors of the 'taint' were identified: disinfectanty; diesely; and muddy. The incidence of taints appears transient/irregular and may therefore relate to the incidence of discharges and specific threshold concentrations of pollutants. The literature review showed that a wide range of organic compounds including many industrial chemicals, and others which are naturally occurring, can taint fish flesh. Taste testing confirmed the presence of tainted salmon and trout in the Ribbie Catchment. It identified a low incidence of 'untainted' fish but demonstrated the 'taint' to be not specific to one tainting substance. Differences were found both between the species and fish from different parts of the catchment. Overall, most fish exhibited an unpleasant flavour, though this may have been influenced to some extent by the fact that most were sexually mature. The worst tainting was found in trout from the river Calder: a soapy/chemical aftertaste. An unpleasant earthy/musty flavour distinguished the salmon from the trout. Phenol was shown to have been a minor issue during the present study, whilst no hydrocarbon taints were identified. Examination of tissue from the eight salmon exhibiting the worst taints revealed the presence of aromatic hydrocarbons, but no phenolic compounds. Other notable substances present in the fish were siioxanes and benzophenone. Data from sediment analysis is presented which shows the main compounds present to be aromatic and polyaromatic hydrocarbons, that concentrations at two locations R. Darwen and R. Calder were significantly higher than at other sites, and that some phenolic compounds were detected at low levels. A paucity of fish flesh taste descriptors linked to specific compounds prevented an obvious correlation to be made between the tastes observed and the organic compounds detected. Descriptors frequently used by the taste testing panel (e.g. earthy, musty, astringency, chemical) cannot be linked to any of the compounds identified in the tissue analyses. No taste information was available from the literature on siioxanes. Aromatic hydrocarbons though present in tissue and sediments were not identified as tainting.

Ciclagem da massa corporal em camundongos

A obesidade está associada com a inflamação crônica atribuída à liberação de citocinas e adipocinas, à homeostase desregulda da glicemia e à dislipidemia. Intervenções nutricionais são frequentemente acompanhadas por episódios repetidos de perda e recuperação do peso, fenômeno conhecido como efeito sanfona ou ciclagem da massa corporal. Foram avaliados os efeitos da ciclagem da massa corporal sobre os parâmetros: eficiência alimentar, massa corporal (MC), perfil lipídico, metabolismo de carboidratos, indíce de adiposidade corporal, marcadores inflamatórios, esteatose hepática e triglicerídeo (TG) hepático em camundongos C57BL/6 machos que ciclaram a massa corporal duas ou três vezes consecutivas pela alternância de dieta hiperlipídica (high-fat, HF) e dieta padrão (standard-chow,SC). Após cada ciclo de dieta HF, os animais ficavam cada vez mais pesados e, após cada ciclo de dieta SC, os animais perdiam cada vez menos peso. A ciclagem da massa corporal provocou flutuação nas reservas de gordura e nos lipídeos sanguíneos. O colesterol total dos animais, após mudança da dieta HF para dieta SC, apresentou redução dos seus valores, assim como os TG plasmáticos. No teste oral de tolerância à glicose, após o perído de ingestão da dieta HF, os animais apresentaram intolerância à glicose e, após a troca para dieta SC, os animais continuaram com intolerância à glicose. Em relação as adipocinas e citocinas, a leptina, resistina e o fator de necrose tumoral (TNF) alfa séricos aumentaram após o ciclo da dieta HF e diminuíram após a troca por dieta SC. Ao contrário, a adiponectina sérica diminuiu após dieta HF e aumentou após troca por dieta SC. A IL-6 aumentou após ingestão da dieta HF, porém após a troca para dieta SC, a IL-6 permaneceu elevada. Enquanto o MCP-1 não variou durante as trocas de dietas. A expressão da adiponectina no tecido adiposo diminuiu após a dieta HF e os valores permaneceram reduzidos mesmo após a troca para dieta SC. As expressões da leptina e IL-6 no tecido adiposo aumentaram após dieta HF e continuaram aumentados mesmo após a troca para dieta SC. Da mesma forma, a esteatose hepática e os TG hepáticos não reduziram após a mudança da dieta HF para dieta SC. Tanto a dieta HF, como a ciclagem da massa corporal são relevantes para o remodelamento do tecido adiposo e provoca repercussões nos lipídios séricos, na homeostase da glicose, na secreção de adipocinas e provoca acúmulo de gordura no fígado. A troca para dieta SC e redução da MC não são capazes de normalizar a secreção de adipocinas no tecido adiposo e nem das citocinas pró-inflamatórias que permaneceram aumentadas. A esteatose hepática e os TG hepáticos também não são recuperados com a troca para dieta SC e redução da massa corporal. Estes resultados indicam que a ciclagem da MC cria um ambiente inflamatório, que é agraado com adipocinas alteradas, intolerância à glicose e acúmulo de gordura no fígado

Relação entre biomarcadores inflamatórios, de adesão celular, de estresse oxidativo, de lesão endotelial, remodelamento tecidual e vascular e os diferentes estágios da doença venosa crônica primária (classes clínicas CEAP C0a, C2, C3, C4)

A doença venosa crônica (DVC) é uma desordem complexa que compreende sinais e sintomas que variam das telangiectasias às úlceras ativas. A DVC é classificada de acordo com aspectos clínicos, etiológicos, anatômicos e fisiopatológicos (CEAP) em sete classes variando de C0 à C6. A principal causa da DVC é a hipertensão venosa que altera o fluxo venoso e, consequentemente, a força de cisalhamento que induz alterações fenotípicas nas células endoteliais que passam a expressar mediadores pró-inflamatórios e pró-trombóticos, que levam à adesão de leucócitos, ao aumento do estresse oxidativo, da permeabilidade vascular e do dano endotelial e ao remodelamento tecidual e vascular.Em virtude dos inúmeros mecanismos e da diversidade de moléculas envolvidas na patogênese e progressão da DVC, é essencial conhecer a interação entre elas e também saber quais são as moléculas (biomarcadores) que se correlacionam positivamente ou negativamente com a gravidade da doença. Foram avaliados os níveis de Interleucina-6 (IL-6), sL-selectina, sE-selectina, sP-selectina, molécula de adesão intercelular-1solúvel (sICAM-1), molécula de adesão das células vasculares-1 solúvel (sVCAM-1), ativador tecidual do plasminogênio (tPA), atividade do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1), trombomodulina solúvel (sTM), fator de von Willebrand (vWF), metaloproteinase de matriz (MMP)-2, MMP-3, MMP-9, inibidor tecidual das MMPs -1 (TIMP-1), angiopoietina-1 e -2, sTie-2 e s-Endoglina e fator de crescimento do endotélio vascular (VEGF) no sangue coletado da veia braquial de 173 mulheres com DVC primária divididas em grupos C2, C3, C4 e C4 menopausadas (C4m) e de 18 voluntárias saudáveis (grupo C0a). Foram também analisados os níveis urinários de ent-prostaglandina F2α nesses grupos. Não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas com relação às concentrações sanguíneas e urinárias de sE-selectina, sP-selectina, sICAM-1, atividade de PAI-1, MMP-3, razão TIMP-1/MMP-3, angiopoietin-2, razão angiopoietina-1/angiopoietina-2, s-Endoglina e ent-prostaglandina F2α entre os grupos estudados, possivelmente devido à alta variabilidade na concentração desses biomarcadores entre as participantes do mesmo grupo. Entretanto, as concentrações sanguíneas de IL-6 sL-selectina, sVCAM-1, tPA, vWF, sTM, MMP2, MMP-9, TIMP-1, razão TIMP-1/MMP-2, razão TIMP-1/MMP-9, angiopoietina-1 e VEGF foram estatisticamente diferentes entre os grupos. Não foi identificado nenhum biomarcador que se correlacionasse diretamente ou inversamente com a progressão da DVC, provavelmente devido à diversidade de fatores envolvidos e à complexa interação entre eles durante o curso da doença.

Dipeptidyl-Peptidase IV Activity Is Correlated with Colorectal Cancer Prognosis

Background Dipeptidyl-peptidase IV (EC 3.4.14.5) (DPPIV) is a serine peptidase involved in cell differentiation, adhesion, immune modulation and apoptosis, functions that control neoplastic transformation. Previous studies have demonstrated altered expression and activity of tissue and circulating DPPIV in several cancers and proposed its potential usefulness for early diagnosis in colorectal cancer (CRC). Methods and principal findings The activity and mRNA and protein expression of DPPIV was prospectively analyzed in adenocarcinomas, adenomas, uninvolved colorectal mucosa and plasma from 116 CRC patients by fluorimetric, quantitative RT-PCR and immunohistochemical methods. Results were correlated with the most important classic pathological data related to aggressiveness and with 5-year survival rates. Results showed that: 1) mRNA levels and activity of DPPIV increased in colorectal neoplasms (Kruskal-Wallis test, p<0.01); 2) Both adenomas and CRCs displayed positive cytoplasmic immunostaining with luminal membrane reinforcement; 3) Plasmatic DPPIV activity was lower in CRC patients than in healthy subjects (Mann-U test, p<0.01); 4) Plasmatic DPPIV activity was associated with worse overall and disease-free survivals (log-rank p<0.01, Cox analysis p<0.01). Conclusion/significance 1) Up-regulation of DPPIV in colorectal tumors suggests a role for this enzyme in the neoplastic transformation of colorectal tissues. This finding opens the possibility for new therapeutic targets in these patients. 2) Plasmatic DPPIV is an independent prognostic factor in survival of CRC patients. The determination of DPPIV activity levels in the plasma may be a safe, minimally invasive and inexpensive way to define the aggressiveness of CRC in daily practice.

Dietas hiperlipídicas alteram citocinas inflamatórias, adipocinas, tecido adiposo e fígado em camundongos

As dietas ricas em lipídios saturados provocam efeitos deletérios no metabolismo de glicose, secreção de adipocinas e inflamação, entretanto, outros tipos de lipídios podem modular de forma diferenciada tais efeitos. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o efeito de diferentes dietas hiperlipídicas no metabolismo de carboidratos, lipídios, no tecido adiposo e no fígado. Camundongos machos C57BL/6 foram divididos em 5 grupos (n=10/grupo): animais que receberam dieta controle (standart chow, SC, 10% de lipídios, grupo controle) e animais que receberam diferentes dietas hiperlipídicas (High-fat, HF, 60% de lipídios): à base de banha de porco (lard, grupo HF-L), à base de óleo de oliva (olive oil, grupo HF-O), à base de óleo de girassol (sunflower oil, grupo HF-S) e à base de óleo de canola (canola oil, grupo HF-Ca).Os animais foram alimentados com as dietas experimentas por 10 semanas. Diariamente a ingestão alimentar era verificada e semanalmente a massa corporal foi aferida. A glicose de jejum e o teste intraperitoneal de tolerância a insulina (TITI) foram realizados uma semana antes da eutanásia. No dia da eutanásia o sangue foi coletado, o tecido adiposo e o fígado dissecados e pesados. A insulina, leptina, adiponectina, resistina, fator de necrose tumoral alfa (TNFα), interleucina-6 (IL-6), proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) e inibidor do ativador de plasminogênio-1 (PAI-1) foram dosadas por ELISA. Com os dados de insulina e glicose foi calculado o índice HOMA-IR. Os animais dos grupos HF-L e HF-O apresentaram os maiores valores de insulina, resistina, leptina e HOMA-IR em comparação aos outros grupos (P < 0,0001). No grupo HF-L, os níveis de IL-6 foram maiores quando comparados com os demais grupos (P < 0,0005), enquanto os valores de adiponectina foram os menores (P < 0,0001). A quantidade de gordura subcutânea e visceral foi maior no grupo HF-L e este grupo apresentou também um aumento no diâmetro dos adipócitos. Entretanto a relação:visceral:subcutânea foi maior nos grupos HF-L e HF-O quando comparado com os demais grupos. Além disso, houve aumento de triglicérides hepáticos e de esteatose hepática nos animais dos grupos HF-L e HF-O. Nossos achados nos permitem concluir que animais que são alimentados com dietas hiperlipídica, a distribuição do tecido adiposo, o metabolismo de carboidratos, acumulo de triglicérides hepáticos e esteatose hepática são mais influenciados pelo tipo de lipídios do que pela quantidade.

Efeitos do treinamento resistido em ratos alimentados com dieta hiperlipídica

O consumo excessivo de gorduras tem sido implicado na gênese da obesidade e de diversas comorbidades relacionadas a esta doença. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do treinamento resistido em ratos alimentados com dieta hiperlipídica nas seguintes variáveis: composição corporal, adiposidade, área de adipócitos, expressão do fator de crescimento do endotélio vascular (VEGF) e dos receptores ativados por proliferadores de peroxissomo tipo gama (PPAR-γ) no tecido adiposo retroperitoneal, níveis pressóricos e atividade da metaloproteinase-2 (MMP-2) no ventrículo esquerdo. Foram avaliados 32 ratos machos Wistar divididos em quatro grupos experimentais (n=8/cada) de acordo com o tipo de dieta e o treinamento: sedentário (SED; dieta padrão), sedentário obeso [SED-OB; dieta hiperlipídica (30% de gordura)], treinamento resistido (TR; dieta padrão) e treinamento resistido obeso (TR-OB; dieta hiperlipídica). Após o desmame (dia 21), os animais foram submetidos à dieta experimental durante 24 semanas. Doze semanas após início da dieta, os grupos TR e TR-OB iniciaram o período de 12 semanas de treinamento resistido. Este era composto por escaladas em uma escada vertical de 1.1 metros com pesos atados a cauda num total de três sessões de treinamento por semana (Segundas, Quartas e Sextas-feiras) com 4 a 9 escaladas/sessão e 8 a 12 movimentos dinâmicos a cada subida. O treinamento resistido induziu reduções significativas na massa corporal, na massa gorda, no percentual de gordura, na área de adipócitos e nos níveis pressóricos e ainda promoveu aumento de massa magra e na expressão de VEGF e PPAR-γ em ambos os grupos treinados. Além disso, foi observada uma maior atividade da MMP-2 no ventrículo esquerdo nos grupos treinados (TR e TR-OB). Nossos achados demonstram que o treinamento resistido foi capaz de promover mudanças positivas na composição corporal, na atividade da MMP-2 no ventrículo esquerdo, nos níveis pressóricos e em mediadores enzimáticos do tecido adiposo retroperitoneal sugerindo que esta modalidade de exercício pode ser uma ferramenta útil para prevenir as alterações induzidos pelo consumo de uma dieta hiperlipídica.

Análise do efeito do etanol sobre a expressão de proteínas de diferenciação do epitélio escamoso no esôfago de camundongos BALB/c

Câncer de esôfago (CE) é um dos tipos de câncer mais frequentes e agressivos, estando entre os dez tipos de câncer mais incidentes e letais no mundo. Entre as regiões mais incidentes do CE estão os países em desenvolvimento, como o Brasil. Apesar de recentes avanços em terapias anticâncer, menos de 10% dos pacientes acometidos por esta doença possuem uma sobrevida maior que cinco anos após seu diagnóstico e este fato é consequência do diagnóstico tardio, uma vez que os sintomas só aparecem em estádios bem avançados. Devido a este panorama há uma grande busca por métodos e, principalmente, biomarcadores de diagnóstico que possam detectar a doença em estádios iniciais e assim aumentar a sobrevida dos pacientes. A discriminação entre tumor e mucosa normal é possível ser feita endoscopicamente, porém, para detecção precoce de tumores esofágico seria importante discriminar mucosa saudável de lesão precursora, como displasia. Uma diferença típica entre tecido normal e displasia é a perda de diferenciação celular, sugerindo que proteínas de diferenciação possam ser um potencial alvo para serem usadas como biomarcadores de detecção precoce em câncer. Citoqueratinas (CKs) e esofagina (SPRR3) são importantes proteínas envolvidas na diferenciação das células no epitélio escamoso. A proteína (SPRR3) vem sendo estudada como um possível biomarcador de detecção de tumores em estádios iniciais de desenvolvimento. Em CE tem sido descrito perda da expressão de SPRR3 quando comparada com a mucosa saudável. Além disso, já foi mostrado que a análise combinada da expressão das duas variantes de SPRR3 (SPRR3-v1 e SPRR3-v2) é capaz de discriminar a mucosa esofágica de indivíduos saudáveis da mucosa adjacente e do tumor com alta sensibilidade e especificidade. Porém, uma associação significativa foi encontrada entre uma menor expressão de SPRR3-v2 e o consumo de álcool. Este dado gerou a hipótese de que o álcool pode levar a carcinogênese por estimular a proliferação e/ou perda de diferenciação do epitélio escamoso e desta forma contribuir para o surgimento do tumor. Para testar esta hipótese, foi realizado um modelo experimental utilizando camundongos BABL/c que receberam diariamente etanol em diferentes concentrações por diferentes intervalos de tempo. Foram analisados critérios de toxicidade dos animais e critérios para avaliação histopátológica no tecido esofágico. Além disso, foi analisado o perfil de expressão de proteínas envolvidas em diferenciação e proliferação celular que pudessem sugerir alterações no epitélio esofágico induzidas pelo etanol, sendo estas SPRR3, CK5/8 e CK14 e Ki67. Inflamação foi a única alteração histológica encontrada, porém ocorreu de forma aleatória, não podendo, portanto, ser associada ao etanol. Alteração no padrão de expressão das proteínas analisadas foi encontrada em regiões inflamadas. Porém, a maioria das amostras não apresentou alterações histopatológicas, nem tampouco alteração de expressão das proteínas, sugerindo que em epitélio esofágico de camundongos BALB/c o etanol não é capaz de induzir isoladamente alteração na proliferação e perda de diferenciação celular.

Efeito da radiação ionizante e quimioterapicos em tecido cardíaco e expressão do peptídeo natriurético do tipo B

A utilização de biomarcadores cardioespecíficos vem sendo recomendado como ferramenta útil na monitoração e identificação precoce de lesão cardíaca, em decorrência do potencial de cardiotoxicidade da terapêutica oncologica. O objetivo do presente estudo foi avaliar o nível plasmático do peptídeo natriurético do tipo B (BNP) e da expressão gênica do BNP e outros genes relacionados a sua síntese, a interleucina-6 (IL-6), fator β1 de transformação de crescimento (TGF-β1) e procolágeno tipo I, mediante a associação dos agentes antineoplásicos docetaxel e ciclofosfamida (TC) e da radiação ionizante (IR) no coração de ratas Wistar, 2 meses após o término do tratamento. Para isso, Ratas Wistar (3-4 meses, n=7) foram irradiadas no coração com dose única de 20Gy, em um campo ântero-posterior de 2x2cm2, em acelerador linear com feixe de energia nominal de 6 MeV; outras (n=7) foram tratadas (4 ciclos, com 7 dias de intervalo) com docetaxel (12,5 mg/Kg) e ciclofosfamida (50 mg/Kg) e irradiadas após 7 dias do tratamento quimioterápico. Como controle (n=7), animais não irradiados e não tratados com quimioterápicos. Após 2 meses do fim do tratamento, a eutanásia dos animais foi realizada. Amostras de plasma e tecido cardíaco, ventrículo esquerdo (VE), foram coletadas. Por ensaio ELISA foi quantificada a concentração plasmática de BNP; parte do tecido cardíaco foi fixado, incluído em parafina e cortado em micrótomo, para assinalar a presença de BNP no VE, avaliação qualitativa, pela técnica de imunohistoquímica (IHQ); e a outra parte para a técnica RT-qPCR, onde foram avaliados a expressão relativa de mRNA dos genes do BNP, IL-6, TGF-β1 e procolágeno tipo I. Na IHQ o grupo controle apresentou uma marcação pontual, enquanto que os grupos tratados apresentaram uma marcação mais difusa, sendo que o grupo TC+IR foi o que apresentou maior dispersão na marcação do BNP no tecido cardíaco. Embora não tenha sido observado no ensaio ELISA uma diferença significativa entre as concentrações plasmáticas de BNP dos grupos tratados em relação ao controle, nota-se uma tendência de aumento no grupo TC+IR. Na analise por RT-qPCR, a expressão relativa de BNP foi similar ao apresentado no ELISA. O grupo TC+IR foi o grupo que apresentou maior expressão gênica de BNP, porém a diferença não é significativa em relação ao controle. A única análise em que se obteve diferença na expressão gênica em relação ao controle foi a do gene IL-6 que apresentou expressão reduzida. Todos os demais genes analisados por RT-qPCR apresentaram uma expressão similar ao controle. Assim, os resultados obtidos sugerem que o BNP não se apresentou como um bom biomarcador cardioespecífico para identificação precoce de lesão cardíaca, no período a qual foi avaliado. As ratas Wistar, 2 meses após a submissão do tratamento, não apresentaram um resultado diferenciado em relação ao controle, nos genes TGF-β1 e procolágeno tipo I, sugerindo ausência de um quadro de remodelamento cardíaco. Entretanto, apresentou redução significativa do gene IL-6, no grupo TC+IR, propondo ação anti-inflamatória do BNP, que no mesmo grupo, apresentou uma tendência de aumento em sua expressão gênica.