990 resultados para Adenosine deaminase activity
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Energy is required to maintain physiological homeostasis in response to environmental change. Although responses to environmental stressors frequently are assumed to involve high metabolic costs, the biochemical bases of actual energy demands are rarely quantified. We studied the impact of a near-future scenario of ocean acidification [800 µatm partial pressure of CO2 (pCO2)] during the development and growth of an important model organism in developmental and environmental biology, the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Size, metabolic rate, biochemical content, and gene expression were not different in larvae growing under control and seawater acidification treatments. Measurements limited to those levels of biological analysis did not reveal the biochemical mechanisms of response to ocean acidification that occurred at the cellular level. In vivo rates of protein synthesis and ion transport increased 50% under acidification. Importantly, the in vivo physiological increases in ion transport were not predicted from total enzyme activity or gene expression. Under acidification, the increased rates of protein synthesis and ion transport that were sustained in growing larvae collectively accounted for the majority of available ATP (84%). In contrast, embryos and prefeeding and unfed larvae in control treatments allocated on average only 40% of ATP to these same two processes. Understanding the biochemical strategies for accommodating increases in metabolic energy demand and their biological limitations can serve as a quantitative basis for assessing sublethal effects of global change. Variation in the ability to allocate ATP differentially among essential functions may be a key basis of resilience to ocean acidification and other compounding environmental stressors.
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The tissue distribution and ontogeny of Na+/K+-ATPase has been examined as an indicator for ion-regulatory epithelia in whole animal sections of embryos and hatchlings of two cephalopod species: the squid Loligo vulgaris and the cuttlefish Sepia officinalis. This is the first report of the immunohistochemical localization of cephalopod Na+/K+-ATPase with the polyclonal antibody alpha (H-300) raised against the human alpha1-subunit of Na+/K+-ATPase. Na+/K+-ATPase immunoreactivity was observed in several tissues (gills, pancreatic appendages, nerves), exclusively located in baso-lateral membranes lining blood sinuses. Furthermore, large single cells in the gill of adult L. vulgaris specimens closely resembled Na+/K+-ATPase-rich cells described in fish. Immunohistochemical observations indicated that the amount and distribution of Na+/K+-ATPase in late cuttlefish embryos was similar to that found in juvenile and adult stages. The ion-regulatory epithelia (e.g., gills, excretory organs) of the squid embryos and paralarvae exhibited less differentiation than adults. Na+/K+-ATPase activities for whole animals were higher in hatchlings of S. officinalis (157.0 ± 32.4 µmol/g FM/h) than in those of L. vulgaris (31.8 ± 3.3 µmol/g FM/h). S. officinalis gills and pancreatic appendages achieved activities of 94.8 ± 18.5 and 421.8 ± 102.3 µmol ATP/g FM/h, respectively. High concentrations of Na+/K+-ATPase in late cephalopod embryos might be important in coping with the challenging abiotic conditions (low pH, high pCO2) that these organisms encounter inside their eggs. Our results also suggest a higher sensitivity of squid vs. cuttlefish embryos to environmental acid-base disturbances.
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Effects of severe hypercapnia have been extensively studied in marine fishes, while knowledge on the impacts of moderately elevated CO2 levels and their combination with warming is scarce. Here we investigate ion regulation mechanisms and energy budget in gills from Atlantic cod acclimated long-term to elevated PCO2 levels (2500 µatm) and temperature (18 °C). Isolated perfused gill preparations established to determine gill thermal plasticity during acute exposures (10-22 °C) and in vivo costs of Na+/K+-ATPase activity, protein and RNA synthesis. Maximum enzyme capacities of F1Fo-ATPase, H+-ATPase and Na+/K+-ATPase were measured in vitro in crude gill homogenates. After whole animal acclimation to elevated PCO2 and/or warming, branchial oxygen consumption responded more strongly to acute temperature change. The fractions of gill respiration allocated to protein and RNA synthesis remained unchanged. In gills of fish CO2-exposed at both temperatures, energy turnover associated with Na+/K+-ATPase activity was reduced by 30% below rates of control fish. This contrasted in vitro capacities of Na+/K+-ATPase, which remained unchanged under elevated CO2 at 10 °C, and earlier studies which had found a strong upregulation under severe hypercapnia. F1Fo-ATPase capacities increased in hypercapnic gills at both temperatures, whereas Na+/K+ATPase and H+-ATPase capacities only increased in response to elevated CO2 and warming indicating the absence of thermal compensation under CO2. We conclude that in vivo ion regulatory energy demand is lowered under moderately elevated CO2 levels despite the stronger thermal response of total gill respiration and the upregulation of F1Fo-ATPase. This effect is maintained at elevated temperature.
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Novel restriction enzymes can be created by fusing the nuclease domain of FokI endonuclease with defined DNA binding domains. Recently, we have characterized a domain (Zα) from the N-terminal region of human double-stranded RNA adenosine deaminase (hADAR1), which binds the Z-conformation with high specificity. Here we report creation of a conformation-specific endonuclease, Zα nuclease, which is a chimera of Zα and FokI nuclease. Purified Zα nuclease cleaves negatively supercoiled plasmids only when they contain a Z-DNA forming insert, such as (dC-dG)13. The precise location of the cleavage sites was determined by primer extension. Cutting has been mapped to the edge of the B-Z junction, suggesting that Zα nuclease binds within the Z-DNA insert, but cleaves in the nearby B-DNA, by using a mechanism similar to type IIs restriction enzymes. These data show that Zα binds Z-DNA in an environment similar to that in a cell. Zα nuclease, a structure-specific restriction enzyme, may be a useful tool for further study of the biological role of Z-DNA.
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RNA editing by adenosine deamination in brain-expressed pre-mRNAs for glutamate receptor (GluR) subunits alters gene-specified codons for functionally critical positions, such as the channel's Q/R site. We show by transcript analysis of minigenes transiently expressed in PC-12 cells that, in contrast to GluR-B pre-mRNA, where the two editing sites (Q/R and R/G) require base pairing with nearby intronic editing site complementary sequences (ECSs), editing in GluR5 and GluR6 pre-mRNAs recruits an ECS located as far as 1900 nucleotides distal to the Q/R site. The exon-intron duplex structure of the GluR5 and GluR6 pre-mRNAs appears to be a substrate of double-stranded RNA-specific adenosine deaminase. This enzyme when coexpressed in HEK 293 cells preferentially targets the adenosine of the Q/R site and of an unpaired position in the ECS which is highly edited in brain.
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If RNA editing could be rationally directed to mutated RNA sequences, genetic diseases caused by certain base substitutions could be treated. Here we use a synthetic complementary RNA oligonucleotide to direct the correction of a premature stop codon mutation in dystrophin RNA. The complementary RNA oligonucleotide was hybridized to a premature stop codon and the hybrid was treated with nuclear extracts containing the cellular enzyme double-stranded RNA adenosine deaminase. When the treated RNAs were translated in vitro, a dramatic increase in expression of a downstream luciferase coding region was observed. The cDNA sequence data are consistent with deamination of the adenosine in the UAG stop codon to inosine by double-stranded RNA adenosine deaminase. Injection of oligonucleotide-mRNA hybrids into Xenopus embryos also resulted in an increase in luciferase expression. These experiments demonstrate the principle of therapeutic RNA editing.
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The involvement of A to I RNA editing in antiviral responses was first indicated by the observation of genomic hyper-mutation for several RNA viruses in the course of persistent infections. However, in only a few cases an antiviral role was ever demonstrated and surprisingly, it turns out that ADARs - the RNA editing enzymes - may have a prominent pro-viral role through the modulation/down-regulation of the interferon response. A key role in this regulatory function of RNA editing is played by ADAR1, an interferon inducible RNA editing enzyme. A distinguishing feature of ADAR1, when compared with other ADARs, is the presence of a Z-DNA binding domain, Zalpha. Since the initial discovery of the specific and high affinity binding of Zalpha to CpG repeats in a left-handed helical conformation, other proteins, all related to the interferon response pathway, were shown to have similar domains throughout the vertebrate lineage. What is the biological function of this domain family remains unclear but a significant body of work provides pieces of a puzzle that points to an important role of Zalpha domains in the recognition of foreign nucleic acids in the cytoplasm by the innate immune system. Here we will provide an overview of our knowledge on ADAR1 function in interferon response with emphasis on Zalpha domains.
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The high-affinity ligand-binding form of unactivated steroid receptors exists as a multicomponent complex that includes heat shock protein (Hsp)90; one of the immunophilins cyclophilin 40 (CyP40), FKBP51, or FKBP52; and an additional p23 protein component. Assembly of this heterocomplex is mediated by Hsp70 in association with accessory chaperones Hsp40, Hip, and Hop. A conserved structural element incorporating a tetratricopeptide repeat (TPR) domain mediates the interaction of the immunophilins with Hsp90 by accommodating the C-terminal EEVD peptide of the chaperone through a network of electrostatic and hydrophobic interactions. TPR cochaperones recognize the EEVD structural motif common to both Hsp90 and Hsp70 through a highly conserved clamp domain. In the present study, we investigated in vitro the molecular interactions between CyP40 and FKBP52 and other stress-related components involved in steroid receptor assembly, namely Hsp70 and Hop. Using a binding protein-retention assay with CyP40 fused to glutathione S-transferase immobilized on glutathione-agarose, we have identified the constitutively expressed form of Hsp70, heat shock cognate (Hsc)70, as an additional target for CyP40. Deletion mapping studies showed the binding determinants to be similar to those for CyP40-Hsp90 interaction. Furthermore, a mutational analysis of CyP40 clamp domain residues confirmed the importance of this motif in CyP40-Hsc70 interaction. Additional residues thought to mediate binding specificity through hydrophobic interactions were also important for Hsc70 recognition. CyP40 was shown to have a preference for Hsp90 over Hsc70. Surprisingly, FKBP52 was unable to compete with CyP40 for Hsc70 binding, suggesting that FKBP52 discriminates between the TPR cochaperone-binding sites in Hsp90 and Hsp70. Hop, which contains multiple units of the TPR motif, was shown to be a direct competitor with CyP40 for Hsc70 binding. Similar to Hop, CyP40 was shown not to influence the adenosine triphosphatase activity of Hsc70. Our results suggest that CyP40 may have a modulating role in Hsc70 as well as Hsp90 cellular function.
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The human mitochondrial Hsp70, also called mortalin, is of considerable importance for mitochondria biogenesis and the correct functioning of the cell machinery. In the mitochondrial matrix, mortalin acts in the importing and folding process of nucleus-encoded proteins. The in vivo deregulation of mortalin expression and/or function has been correlated with age-related diseases and certain cancers due to its interaction with the p53 protein. In spite of its critical biological roles, structural and functional studies on mortalin are limited by its insoluble recombinant production. This study provides the first report of the production of folded and soluble recombinant mortalin when co-expressed with the human Hsp70-escort protein 1, but it is still likely prone to self-association. The monomeric fraction of mortalin presented a slightly elongated shape and basal ATPase activity that is higher than that of its cytoplasmic counterpart Hsp70-1A, suggesting that it was obtained in the functional state. Through small angle X-ray scattering, we assessed the low-resolution structural model of monomeric mortalin that is characterized by an elongated shape. This model adequately accommodated high resolution structures of Hsp70 domains indicating its quality. We also observed that mortalin interacts with adenosine nucleotides with high affinity. Thermally induced unfolding experiments indicated that mortalin is formed by at least two domains and that the transition is sensitive to the presence of adenosine nucleotides and that this process is dependent on the presence of Mg2+ ions. Interestingly, the thermal-induced unfolding assays of mortalin suggested the presence of an aggregation/association event, which was not observed for human Hsp70-1A, and this finding may explain its natural tendency for in vivo aggregation. Our study may contribute to the structural understanding of mortalin as well as to contribute for its recombinant production for antitumor compound screenings.
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ABSTRACT: Carotid bodies (CB) are peripheral chemoreceptor organs sensing changes in arterial blood O2, CO2 and pH levels. Hypoxia and acidosis or hypercapnia activates CB chemoreceptor cells, which respond by releasing neurotransmitters in order to increase the action potential frequency in their sensory nerve, the carotid sinus nerve (CSN). CSN activity is integrated in the brainstem to induce a fan of cardiorespiratory reflex responses, aimed at normalising the altered blood gases. Exogenously applied adenosine (Ado) increases CSN chemosensory activity inducing hyperventilation through activation of A2 receptors. The importance of the effects of adenosine in chemoreception was reinforced by data obtained in humans, in which the intravenous infusion of Ado causes hyperventilation and dyspnoea, an effect that has been attributed to the activation of CB because Ado does not cross blood-brain barrier and because the ventilatory effects are higher the closer to the CB it is injected. The present work was performed in order to establish the functional significance of adenosine in chemoreception at the carotid body in control and chronically hypoxic rats. To achieve this objective we investigated: 1) The release of adenosine from a rat carotid body in vitro preparation in response to moderate hypoxia and the specificity of this release. We also investigated the metabolic pathways of adenosine production and release in the organ in normoxia and hypoxia; 2) The modulation of adenosine/ATP release from rat carotid body chemoreceptor cells by nicotinic ACh receptors; 3) The effects of caffeine on peripheral control of breathing and the identity of the adenosine receptors involved in adenosine and caffeine effects on carotid body chemoreceptors; 4) The interactions between dopamine D2 receptors and adenosine A2B receptors that modulate the release of catecholamines (CA) from the rat carotid body; 5) The effect of chronic caffeine intake i.e. the continuous blockage of adenosine receptors thereby simulating a caffeine dependence, on the carotid body function in control and chronically hypoxic rats. The methodologies used in this work included: molecular biology techniques (e.g. immunocytochemistry and western-blot), biochemical techniques (e.g. neurotransmitter quantification by HPLC, bioluminescence and radioisotopic methods), electrophysiological techniques (e.g. action potential recordings) and ventilatory recordings using whole-body plethysmography. It was observed that: 1) CB chemoreceptor sensitivity to hypoxia could be related to its low threshold for the release of adenosine because moderate acute hypoxia (10% O2) increased adenosine concentrations released from the CB by 44% but was not a strong enough stimulus to evoke adenosine release from superior cervical ganglia and arterial tissue; 2) Acetylcholine (ACh) modulates the release of adenosine/5’-adenosine triphosphate (ATP) from CB in moderate hypoxia through the activation of nicotinic receptors with α4 and ß2 receptor subunits, suggesting that the excitatory role of ACh in chemosensory activity includes indirect activation of purinergic receptors by adenosine and ATP, which strongly supports the hypothesis that ATP/adenosine are important mediators in chemotransduction; 3) adenosine increases the release of CA from rat CB chemoreceptor cells via A2B receptors; 4) the inhibitory effects of caffeine on CB chemoreceptors are mediated by antagonism of postsynaptic A2A and presynaptic A2B adenosine receptors indicating that chemosensory activity elicited by hypoxia is controlled by adenosine; 5) The release of CA from rat CB chemoreceptor cells is modulated by adenosine through an antagonistic interaction between A2B and D2 receptors, for the first time herein described; 6) chronic caffeine treatment did not significantly alter the basal function of CB in normoxic rats assessed as the dynamics of their neurotransmitters, dopamine, ATP and adenosine, and the CSN chemosensory activity. In contrast, the responses to hypoxia in these animals were facilitated by chronic caffeine intake because it increased the ventilatory response, slightly increased CSN chemosensory activity and increased dopamine (DA) and ATP release; 7) In comparison with normoxic rats, chronically hypoxic rats exhibited an increase in several parameters: ventilatory hypoxic response; basal and hypoxic CSN activity; tyrosine hydroxylase expression, CA content, synthesis and release; basal and hypoxic adenosine release; and in contrast a normal basal release and diminished hypoxia-induced ATP release; 8) Finally, in contrast to chronically hypoxic rats, chronic caffeine treatment did not alter the basal CSN chemosensory activity. Nevertheless, the responses to mild and intense hypoxia, and hypercapnia, were diminished. This inhibitory effect of chronic caffeine in CB output is compensated by central mechanisms, as the minute ventilation parameter in basal conditions and in response to acute hypoxic challenges remained unaltered in rats exposed to chronic hypoxia. We can conclude that adenosine both in acute and chronically hypoxic conditions have an excitatory role in the CB chemosensory activity, acting directly on adenosine A2A receptors present postsynaptically in CSN, and acting presynaptically via A2B receptors controlling the release of dopamine in chemoreceptor cells. We suggest that A2B -D2 adenosine / dopamine interactions at the CB could explain the increase in CA metabolism caused by chronic ingestion of caffeine during chronic hypoxia. It was also concluded that adenosine facilitates CB sensitisation to chronic hypoxia although this effect is further compensated at the central nervous system.-------- RESUMO: Os corpos carotídeos (CB) são pequenos orgãos emparelhados localizados na bifurcação da artéria carótida comum. Estes órgãos são sensíveis a variações na PaO2, PaCO2, pH e temperatura sendo responsáveis pela hiperventilação que ocorre em resposta à hipóxia, contribuindo também para a hiperventilação que acompanha a acidose metabólica e respiratória. As células quimiorreceptoras (tipo I ou glómicas) do corpo carotídeo respondem às variações de gases arteriais libertando neurotransmissores que activam as terminações sensitivas do nervo do seio carotídeo (CSN) conduzindo a informação ao centro respiratório central. Está ainda por esclarecer qual o neurotransmissor (ou os neurotransmissores) responsável pela sinalização hipóxica no corpo carotídeo. A adenosina é um neurotransmissor excitatório no CB que aumenta a actividade eléctrica do CSN induzindo a hiperventilação através da activação de receptores A2. A importância destes efeitos da adenosina na quimiorrecepção, descritos em ratos e gatos, foi reforçada por resultados obtidos em voluntários saudáveis onde a infusão intravenosa de adenosina em induz hiperventilação e dispneia, efeito atribuído a uma activação do CB uma vez que a adenosina não atravessa a barreira hemato-encefálica e o efeito é quanto maior quanto mais perto do CB for a administração de adenosina. O presente trabalho foi realizado com o objectivo de esclarecer qual o significado funcional da adenosina na quimiorrecepção no CB em animais controlo e em animais submetidos a hipoxia crónica mantida. Para alcançar este objectivo investigou-se: 1) o efeito da hipóxia moderada sobre a libertação de adenosina numa preparação in vitro de CB e a especificidade desta mesma libertação comparativamente com outros tecidos não quimiossensitivos, assim como as vias metabólicas de produção e libertação de adenosina no CB em normoxia e hipóxia; 2) a modulação da libertação de adenosina/ATP das células quimiorreceptoras do CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) os efeitos da cafeína no controlo periférico da ventilação e a identidade dos receptores de adenosina envolvidos nos efeitos da adenosina e da cafeína nos quimiorreceptores do CB; 4) as interacções entre os receptores D2 de dopamina e os receptores A2B de adenosina que modulam a libertação de catecolaminas (CA) no CB de rato e; 5) o efeito da ingestão crónica de cafeína, isto é, o contínuo bloqueio e dos receptores de adenosina, simulando assim o consumo crónico da cafeína, tal como ocorre na população humana mundial e principalmente no ocidente, na função do corpo carotídeo em ratos controlo e em ratos submetidos a hipoxia crónica. Os métodos utilizados neste trabalho incluíram: técnicas de biologia molecular como imunocitoquímica e western-blot; técnicas bioquímicas, tais como a quantificação de neurotransmissores por HPLC, bioluminescência e métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como o registro de potenciais eléctricos do nervo do seio carotídeo in vitro; e registros ventilatórios in vivo em animais não anestesiados e em livre movimento (pletismografia). Observou-se que: 1) a especificidade dos quimiorreceptores do CB como sensores de O2 está correlacionada com o baixo limiar de libertação de adenosina em resposta à hipóxia dado que a libertação de adenosina do CB aumenta 44% em resposta a uma hipóxia moderada (10% O2), que no entanto não é um estímulo suficientemente intenso para evocar a libertação de adenosina do gânglio cervical superior ou do tecido arterial. Observou-se também que aproximadamente 40% da adenosina libertada pelo CB provém do catabolismo extracelular do ATP quer em normóxia quer em hipóxia moderada, sendo que PO2 reduzidas induzem a libertação de adenosina via activação do sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) a ACh modula a libertação de adenosina /ATP do CB em resposta à hipoxia moderada sugerindo que o papel excitatório da ACh na actividade quimiossensora inclui a activação indirecta de receptores purinérgicos pela adenosina e ATP, indicando que a adenosina e o ATP poderiam actuar como mediadores importantes no processo de quimiotransducção uma vez que: a) a activação dos receptores nicotínicos de ACh no CB em normóxia estimula a libertação de adenosina (max 36%) provindo aparentemente da degradação extracelular do ATP. b) a caracterização farmacológica dos receptores nicotínicos de ACh envolvidos na estimulação da libertação de adenosina do CB revelou que os receptores nicotínicos de ACh envolvidos são constituídos por subunidades α4ß2. 3) a adenosina modula a libertação de catecolaminas das células quimiorreceptoras do CB através de receptores de adenosina A2B dado que: a)a cafeína, um antagonista não selectivo dos receptores de adenosina, inibiu a libertação de CA quer em normóxia quer em resposta a estímulos de baixa intensidade sendo ineficaz na libertação induzida por estímulos de intensidade superior; b) o DPCPX e do MRS1754 mimetizaram os efeitos da cafeína no CB sendo o SCH58621 incapaz de induzir a libertação de CA indicando que os efeitos da cafeína seriam mediados por receptores A2B de adenosina cuja presença nas células quimiorreceptoras do CB demonstramos por imunocitoquímica. 4) a aplicação aguda de cafeína inibiu em 52% a actividade quimiossensora do CSN induzida pela hipóxia sendo este efeito mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos e A2B pré-sinápticos indicando que a actividade quimiossensora induzida pela hipóxia é controlada pela adenosina. 5) existe uma interacção entre os receptores A2B e D2 que controla a libertação de CA do corpo carotídeo de rato uma vez que: a) os antagonistas dos receptores D2, domperidona e haloperidol, aumentaram a libertação basal e evocada de CA das células quimiorreceptoras confirmando a presença de autorreceptores D2 no CB de rato que controlam a libertação de CA através de um mecanismo de feed-back negativo. b) o sulpiride, um antagonista dos receptores D2, aumentou a libertação de CA das células quimiorreceptoras revertendo o efeito inibitório da cafeína sobre esta mesma libertação; c) a propilnorapomorfina, um agonista D2 inibiu a libertação basal e evocada de CA sendo este efeito revertido pela NECA, um agonista dos receptores A2B. O facto de a NECA potenciar o efeito do haloperidol na libertação de CA sugere que a interacção entre os receptores D2 e A2B poderia também ocorrer ao nível de segundos mensageiros, como o cAMP. 6) a ingestão crónica de cafeína em ratos controlo (normóxicos) não alterou significativamente a função basal do CB medida como a dinâmica dos seus neurotransmissores, dopamina, ATP e adenosina e como actividade quimiossensora do CSN. Contrariamente aos efeitos basais, a ingestão crónica de cafeína facilitou a resposta à hipóxia, dado que aumentou o efeito no volume minuto respiratórioapresentando-se também uma clara tendência para aumentar a actividade quimiossensora do CSN e aumentar a libertação de ATP e dopamina.7) após um período de 15 dias de hipóxia crónica era evidente o fenómeno de aclimatização dado que as respostas ventilatórias à hipóxia se encontram aumentadas, assim como a actividade quimiossensora do CSN basal e induzida pela hipóxia. As alterações observadas no metabolismo da dopamina, assim como na libertação basal de dopamina e de adenosina poderiam contribuir para a aclimatização durante a hipoxia crónica. A libertação aumentada de adenosina em resposta à hipóxia aguda em ratos hipóxicos crónicos sugere um papel da adenosina na manutenção/aumento das respostas ventilatórias à hipóxia aguda durante a hipóxia crónica. Observou-se também que a libertação de ATP induzida pela hipóxia aguda se encontra diminuída em hipóxia crónica, contudo a ingestão crónica de cafeína reverteu este efeito para valores similares aos valores controlo, sugerindo que a adenosina possa modular a libertação de ATP em hipóxia crónica. 8) a ingestão crónica de cafeína em ratos hipóxicos crónicos induziu o aumento do metabolismo de CA no CB, medido como expressão de tirosina hidroxilase, conteúdo, síntese e libertação de CA. 9) a ingestão crónica de cafeína não provocou quaisquer alterações na actividade quimiossensora do CSN em ratos hipóxicos crónicos no entanto, as respostas do CSN à hipóxia aguda intensa e moderada e à hipercapnia encontram-se diminuídas. Este efeito inibitório que provém da ingestão crónica de cafeína parece ser compensado ao nível dos quimiorreceptores centrais dado que os parâmetros ventilatórios em condições basais e em resposta à hipoxia aguda não se encontram modificados em ratos expostos durante 15 dias a uma atmosfera hipóxica. Resumindo podemos assim concluir que a adenosina quer em situações de hipoxia aguda quer em condições de hipoxia crónica tem um papel excitatório na actividade quimiossensora do CB actuando directamente nos receptores A2A presentes pós-sinapticamente no CSN, assim como facilitando a libertação de dopamina pré-sinapticamente via receptores A2B presentes nas células quimiorreceptoras. A interacção negativa entre os receptores A2B e D2 observadas nas células quimiorreceptoras do CB poderia explicar o aumento do metabolismo de CA observado após a ingestão crónica de cafeína em animais hipóxicos. Conclui-se ainda que durante a aclimatização à hipóxia a acção inibitória da cafeína, em termos de resposta ventilatória, mediada pelos quimiorreceptores periféricos é compensada pelos efeitos excitatórios desta xantina ao nível do quimiorreceptores centrais.------- RESUMEN Los cuerpos carotídeos (CB) son órganos emparejados que están localizados en la bifurcación de la arteria carótida común. Estos órganos son sensibles a variaciones en la PaO2, en la PaCO2, pH y temperatura siendo responsables de la hiperventilación que ocurre en respuesta a la hipoxia, contribuyendo también a la hiperventilación que acompaña a la acidosis metabólica y respiratoria. Las células quimiorreceptoras (tipo I o glómicas) del cuerpo carotídeo responden a las variaciones de gases arteriales liberando neurotransmissores que activan las terminaciones sensitivas del nervio del seno carotídeo (CSN) llevando la información al centro respiratorio central. Todavía esta por clarificar cual el neurotransmisor (o neurotransmisores) responsable por la señalización hipóxica en el CB. La adenosina es un neurotransmisor excitatório en el CB ya que aumenta la actividad del CSN e induce la hiperventilación a través de la activación de receptores de adenosina del subtipo A2. La importancia de estos efectos de la adenosina en la quimiorrecepción, descritos en ratas y gatos, ha sido fuertemente reforzada por resultados obtenidos en voluntarios sanos en los que la infusión intravenosa de adenosina induce hiperventilación y dispnea, efectos estés que han sido atribuidos a una activación del CB ya que la adenosina no cruza la barrera hemato-encefalica y el efecto es tanto más grande cuanto más cercana del CB es la administración. Este trabajo ha sido realizado con el objetivo de investigar cual el significado funcional de la adenosina en la quimiorrecepción en el CB en animales controlo y en animales sometidos a hipoxia crónica sostenida. Para alcanzar este objetivo se ha estudiado: 1) el efecto de la hipoxia moderada en la liberación de adenosina en una preparación in vitro de CB y la especificidad de esta liberación en comparación con otros tejidos no-quimiosensitivos, así como las vías metabólicas de producción y liberación de adenosina del órgano en normoxia y hipoxia; 2) la modulación de la liberación de adenosina/ATP de las células quimiorreceptoras del CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) los efectos de la cafeína en el controlo periférico de la ventilación y la identidad de los receptores de adenosina involucrados en los efectos de la adenosina y cafeína en los quimiorreceptores del CB; 4) las interacciones entre los receptores D2 de dopamina y los receptores A2B de adenosina que modulan la liberación de catecolaminas (CA) en el CB de rata y; 5) el efecto de la ingestión crónica de cafeína, es decir, el bloqueo sostenido de los receptores de adenosina, simulando la dependencia de cafeína observada en la populación mundial del occidente, en la función del CB en ratas controlo y sometidas a hipoxia crónica sostenida. Los métodos utilizados en este trabajo incluirán: técnicas de biología molecular como imunocitoquímica y western-blot; técnicas bioquímicas, tales como la cuantificación de neurotransmissores por HPLC, bioluminescencia y métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como el registro de potenciales eléctricos del nervio do seno carotídeo in vitro; y registros ventilatórios in vivo en animales no anestesiados y en libre movimiento (pletismografia). Se observó que: 1) la sensibilidad de los quimiorreceptores de CB esta correlacionada con un bajo umbral de liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia ya que en respuesta a una hipoxia moderada (10% O2) la liberación de adenosina en el CB aumenta un 44%, sin embargo esta PaO2 no es un estimulo suficientemente fuerte para inducir la liberación de adenosina del ganglio cervical superior o del tejido arterial; se observó también que aproximadamente 40% de la adenosina liberada del CB proviene del catabolismo extracelular del ATP en normoxia y en hipoxia moderada, y que bajas PO2 inducen la liberación de adenosina vía activación del sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) la ACh modula la liberación de adenosina /ATP del CB en respuesta a la hipóxia moderada lo que sugiere que el papel excitatório de la ACh en la actividad quimiosensora incluye la activación indirecta de receptores purinérgicos por la adenosina y el ATP, indicando que la adenosina y el ATP pueden actuar como mediadores importantes en el proceso de quimiotransducción ya que: a) la activación de los receptores nicotínicos de ACh en el CB en normoxia estimula la liberación de adenosina (max 36%) que aparentemente proviene de la degradación extracelular del ATP. Se observó también que este aumento de adenosina en el CB en hipoxia ha sido antagonizado parcialmente por antagonistas de estos mismos receptores; b) la caracterización farmacológica de los receptores nicotínicos de ACh involucrados en la estimulación de la liberación de adenosina del CB ha revelado que los receptores nicotínicos de ACh involucrados son constituidos por sub-unidades α4ß2. 3) la adenosina modula la liberación de CA de las células quimiorreceptoras del CB a través de receptores de adenosina A2B ya que: a) la cafeína, un antagonista no selectivo de los receptores de adenosina, ha inhibido la liberación de CA en normoxia y en respuesta a estímulos de baja intensidad siendo ineficaz en la liberación inducida por estímulos de intensidad superior; b) el DPCPX y el MRS1754 ha mimetizado los efectos de la cafeína en el CB y el SCH58621 ha sido incapaz de inducir la liberación de CA lo que sugiere que los efectos de la cafeína son mediados por receptores A2B de adenosina que están localizados pré-sinapticamente en las células quimiorreceptoras del CB. 4) la aplicación aguda de cafeína ha inhibido en 52% la actividad quimiosensora del CSN inducida por la hipoxia siendo este efecto mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos y A2B pré-sinápticos lo que indica que la actividad quimiosensora inducida por la hipoxia es controlada por la adenosina. 5) existe una interacción entre los receptores A2B y D2 que controla la liberación de CA del CB de rata ya que: a) el sulpiride, un antagonista de los receptores D2, ha aumentado la liberación de CA de las células quimiorreceptoras revertiendo el efecto inhibitorio de la cafeína sobre esta misma liberación; b) los antagonistas de los receptores D2, domperidona y haloperidol, han aumentado la liberación basal e evocada de CA de las células quimiorreceptoras confirmando la presencia de autorreceptores D2 en el CB de rata que controlan la liberación de CA a través de un mecanismo de feed-back negativo; c) la propilnorapomorfina, un agonista D2, ha inhibido la liberación basal e evocada de CA sendo este efecto revertido por la NECA, un agonista de los receptores A2B. Ya que la NECA potencia el efecto del haloperidol en la liberación de CA la interacción entre los D2 y A2B puede también ocurrir al nivel de segundos mensajeros, como el cAMP. 6) la ingestión crónica de cafeína en ratas controlo (normóxicas) no ha cambiado significativamente la función basal del CB medida como la dinámica de sus neurotransmisores, dopamina, ATP y adenosina y como actividad quimiosensora del CSN. Al revés de lo que pasa con los efectos básales, la ingestión crónica de cafeína facilitó la respuesta a la hipóxia, ya que ha aumentado la respuesta ventilatória medida como volumen minuto presentando también una clara tendencia para aumentar la actividad quimiosensora del CSN y aumentar la liberación de ATP y dopamina. 7. Después de un período de 15 días de hipoxia crónica se puede observar el fenómeno de climatización ya que las respuestas ventilatórias a la hipoxia están aumentadas, así como la actividad quimiosensora del CSN basal e inducida por la hipoxia. Los cambios observados en el metabolismo de la dopamina, así como en la liberación basal de dopamina y de adenosina podrían contribuir para la climatización en hipoxia crónica. El aumento en la liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia aguda en ratas sometidas a hipoxia crónica sugiere un papel para la adenosina en el mantenimiento/aumento de las respuestas ventilatórias a la hipoxia aguda en hipoxia crónica sostenida. Se ha observado también que la liberación de ATP inducida por la hipoxia aguda está disminuida en hipoxia crónica y que la ingestión crónica de cafeína reverte este efecto para valores similares a los valores controlo, sugiriendo que la adenosina podría modular la liberación de ATP en hipoxia crónica. 8. la ingestión crónica de cafeína ha inducido el aumento del metabolismo de CA en el CB en ratas hipóxicas crónicas, medido como expresión de la tirosina hidroxilase, contenido, síntesis y liberación de CA. 9. la ingestión crónica de cafeína no ha inducido cambios en la actividad quimiosensora del CSN en ratas hipóxicas crónicas sin embargo las respuestas do CSN a una hipoxia intensa y moderada y a la hipercapnia están disminuidas. Este efecto inhibitorio que es debido a la ingestión crónica de cafeína es compensado al nivel de los quimiorreceptores centrales ya que los parámetros ventilatórios en condiciones básales y en respuesta a la hipoxia aguda no están modificados en ratas expuestas durante 15 días a una atmósfera hipóxica. Resumiendo se puede concluir que la adenosina en situaciones de hipoxia aguda así como en hipoxia crónica tiene un papel excitatório en la actividad quimiosensora del CB actuando directamente en los receptores A2A localizados pós-sinapticamente en el CSN, así como controlando la liberación de dopamina pré-sinaptica vía receptores A2B localizados en las células quimiorreceptoras. Las interacciones entre los receptores A2B y D2 observadas en las células quimiorreceptoras del CB podrían explicar el aumento del metabolismo de CA observado después de la ingestión crónica de cafeína en animales hipóxicos. Por fin, pero no menos importante se puede concluir que durante la climatización a la hipoxia la acción inhibitoria de la cafeína, medida como respuesta ventilatória, mediada por los quimiorreceptores periféricos es compensada por los efectos excitatórios de esta xantina al nivel de los quimiorreceptores centrales.
Resumo:
The syntheses of the complexes formulated as SnMe2Cl2(Ad)2 (I), SnMe2Cl2(Ado)2 (II), SnMe2Cl2- (9-MeAd)2 (III) [Ad = adenine, Ado = adenosine, 9-MeAd = 9-methyladenine] as well as the more unexpected SnPhCl2(OH)(Ad)2·3H2O (IV) and SnPhCl3(Ado)2 (V) by reaction of SnMe2Cl2 or SnPh2Cl2 with the appropriate bases in methanol is described. 1H NMR studies suggest that coordination is through the N-7 position of the adenine base.
Resumo:
Lactate dehydrogenase was partially purified from the epaxial muscle of Piaractus mesopotamicus (pacu) and its hybrid Piaractus mesopotamicus x Colossoma macropomus (tambacu). This preparation was used for kinetic studies carried out at pH 6.0 and 7.5. It was also used for the study of the inhibition properties of adenosine nucleotides = ATP, ADP, AMP =, divalent ions Ni2+, Cu2+, Co2+ and the anions oxamate and oxalate.