Glutathione deficit in schizophrenia: strategies to increase glutathione levels in " in vitro " and clinical studies

Summary: Decrease in glutathione (GSH) levels was observed in cerebrospinal fluid, prefrontal cortex and post-mortem striatum of schizophrenia patients. Evidences suggest a defect in GSH synthesis at the levels of the rate-limiting synthesizing enzyme, glutamate cysteine ligase (GCL). Indeed, polymorphisms in the gene of the modifier subunit of GCL (GCLM) was shown to be associated with the disease in three different populations, GCLM gene expression is decreaséd in fibroblasts from patients and the increase in GCL activity induced by an oxidative stress is lower in patients' fibroblasts compared to controls. GSH being a major antioxydant and redox regulator, its presence is of high importance for protecting cells against oxidative stress. The aim of the present work was to use various substances to increase GSH levels by diverse strategies. Since the synthesizing enzyme GCL is defective, bypassing this enzyme was the first strategy we used. GSH ethyl ester (GSHEE), a membrane permeable analog of GSH, succeeded in replenishing GSH levels in cultured neurons and astrocytes previously depleted in GSH by L-buthionine-(S,R)-sulfoximine (BSO), an inhibitor of GCL. GSHEE also abolished dopamine-induced decrease of NMDA-mediated calcium response observed in BSO-treated neurons. y-Glutamylcysteine ethyl ester (GCSE), a membrane permeable analog of the product of GCL, increased GSH levels only in astrocytes. The second strategy was to boost the defective enzyme GCL. While quercetin (flavonoid) could increase GSH levels only in astrocytes, curcumin (polyphenol) and tertbutylhydroquinone (quinone) were successful in both neurons and astrocytes, via an increase in the gene expression of the two subunits of GCL and, consequently, an increase in the activity of the enzyme. However, FK506, an immunosupressant, was unefficient. Treating astrocytes from GCLM KO mice showed that the modulatory subunit is necessary for the action of the substances. Finally, since cysteine is the limiting precursor in the synthesis of GSH, we hypothesized that we could increase GSH levels by providing more of this precursor. N-acetyl-cysteine (NAC), a cysteine donor, was administered to schizophrenia patients, using adouble-blind and cross-over protocol. NAC significantly improved the mismatch negativity (MMN), a component of the auditory evoked potentials, thought to reflect selective current flowing through open, unblocked NMDA channels. Considering that NMDA function is reduced when GSH levels are low, increasing these levels with NAC could improve NMDA function as reflected by the improvement in the generation of the MMN. Résumé: Les taux de glutathion (GSH) dans le liquide céphalo-rachidien, le cortex préfrontal ainsi que le striatum post-mortem de patients schizophrènes, sont diminués. L'enzyme limitante dans la synthèse du GSH, la glutamyl-cysteine ligase (GCL), est défectueuse. En effet, des polymorphismes dans le gène de la sous-unité modulatrice de GCL (GCLM) sont associés à la maladie, l'expression du gène GCLM est diminuée dans les fibroblastes de patients et, lors d'un stress oxidative, l'augmentation de l'activité de GCL est plus faible chez les patients que chez les contrôles. Le GSH étant un important antioxydant et régulateur du status redox, sa présence est primordiale afin de protéger les cellules contre les stress oxydatifs. Au cours du présent travail, une variété de substances ont été utilisées dans le but d'augmenter les taux de GSH. Passer outre l'enzyme de synthèse GCL qui est défectueuse fut la première stratégie utilisée. L'éthylester de GSH (GSHEE), un analogue du GSH qui pénètre la membrane cellulaire, a augmenté les taux de GSH dans des neurones et des astrocytes déficitaires en GSH dû au L-buthionine-(S,R)-sulfoximine (BSO), un inhibiteur du GCL. Dans ces neurones, le GSHEE a aussi aboli la diminution de la réponse NMDA, induite parla dopamine. L'éthyl-ester de y-glutamylcysteine (GCEE), un analogue du produit de la GCL qui pénètre la membrane cellulaire, a augmenté les taux de GSH seulement dans les astrocytes. La seconde stratégie était d'augmenter l'activité de l'enzyme GCL. Tandis que la quercétine (flavonoïde) n'a pu augmenter les taux de GSH que dans les astrocytes, la curcumin (polyphénol) et le tert-butylhydroquinone (quinone) furent efficaces dans les deux types de cellules, via une augmentation de l'expression des gènes des deux sous-unités de GCL et de l'activité de l'enzyme. Le FK506 (immunosupresseur) n' a démontré aucune efficacité. Traiter des astrocytes provenant de souris GCLM KO a permis d'observer que la sous-unité modulatoire est nécessaire à l'action des substances. Enfin, puisque la cysteine est le substrat limitant dans la synthèse du GSH, fournir plus de ce présurseur pourrait augmenter les taux de GSH. Nacétyl-cystéine (NAC), un donneur de cystéine, a été administrée à des schizophrènes, lors d'une étude en double-aveugle et cross-over. NAC a amélioré le mismatch negativity (MMN), un composant des potentials évoqués auditifs, qui reflète le courant circulant via les canaux NMDA. Puisque la fonctionnalité des R-NMDA est diminuée lorsque les taux de GSH sont bas, augmenter ces taux avec NAC pourrait améliorer la fonction des R-NMDA, réflété par une augmentation de l'amplitude du MMN.

Concentrações de ANA e BAP na micropropagação de abacaxizeiro L. Merrill (Ananas comosus) e no cultivo hidropônico das plântulas obtidas in vitro

O efeito de diferentes concentrações de ANA e BAP na micropropagação do abacaxizeiro, bem como no cultivo em hidroponia das plântulas obtidas in vitro, foram estudados em brotos de abacaxizeiro da variedade Pérola, inoculados em meio de cultura básico MS, suplementado com os fitorreguladores BAP e ANA em diferentes concentrações. Caracteres morfológicos quantitativos relacionados ao crescimento dos brotos e das plântulas de abacaxizeiro foram avaliados respectivamente durante os cultivos in vitro e em hidroponia e mostraram que, o tratamento T1 (BAP = 1,0 mg L-1e ANA = 0,5 mg L-1) proporcionou a maior taxa média de regeneração de brotos e conseqüentemente uma maior produção de matéria fresca. Entretanto, a altura dos brotos e a formação de suas raízes foram maiores nos tratamentos T2 (BAP = 0,5 mg L-1 e ANA = 0,25 mg L-1 ) e T3 (BAP = 0,25 mg L-1 e ANA = 0,12 mg L-1 ). Após sessenta dias de cultivo em hidroponia, todas as plântulas oriundas do tratamento T1 apresentaram um bom desenvolvimento, expresso pela maioria dos caracteres morfológicos avaliados. O sistema de micropropagação utilizado neste trabalho possibilitou a obtenção de brotos de abacaxizeiro Pérola, em quantidade suficiente e ao mesmo tempo de fácil individualização, seguida da regeneração de plântulas que foram cultivadas em hidroponia.

Desempenho de diferentes estádios embrionários no cultivo in vitro de embriões de 'Pêra Rio' x 'Poncã'

Objetivou-se verificar qual o melhor estádio embrionário para o cultivo de embriões imaturos oriundos de frutos provenientes de hibridação entre 'Pêra Rio' x 'Poncã' , bem como o efeito de diferentes concentrações do meio de cultura MT. Os embriões em diferentes estádios de desenvolvimento (globulares, torpedo e cordiforme) foram excisados e inoculados em tubos de ensaio contendo 15 mL do meio MT com diferentes concentrações (0; 50; 100 e 150% da composição original e acrescido de 50 g.L-1 de sacarose). Após a inoculação, os embriões foram incubados à 27±1ºC, fotoperíodo de 16 horas e irradiância de 32 mmol.m-2.s-1. Após 90 dias, avaliou-se o comprimento da parte aérea e do sistema radicular, massa fresca e número de folhas das plântulas. Melhor desenvolvimento dos embriões imaturos foi obtido em estádio cotiledonar e com a concentração de 150% do meio MT.

Multiplicação in vitro dos porta-enxertos de Prunus sp. 'Barrier' e 'Cadaman'

Este trabalho foi realizado com o objetivo de estabelecer a melhor concentração de sais do meio MS e da citocinina BAP para a multiplicação dos porta-enxertos de Prunus sp. 'Barrier' e 'Cadaman'. Segmentos nodais foram introduzidos em tubos de ensaio contendo 10 mL de meio de cultura com variações na concentração de sais (MS; ½MS; e 2/3MS) combinadas com cinco concentrações de BAP (0; 1,5; 2,5; 3,5 e 4,5 miM). Utilizou-se um fatorial 2x3x5, distribuído em blocos casualizados, compostos por quatro repetições contendo cinco tubos de ensaio cada uma, sendo inoculado um segmento nodal por tubo. As avaliações foram realizadas após cinco semanas de cultivo em ambiente com intensidade luminosa de 20 miE m-2 s-1, fotoperíodo de 16 horas e temperatura de 24 ± 4ºC. Verificou-se maior número médio de gemas e de brotações para a cultivar Barrier. À medida que se reduziu a concentração de sais do meio de cultura, obteve-se maior número de brotações, porém com menor tamanho. As regressões polinomiais das variáveis número de gemas, brotações por explante e comprimento das brotações apresentaram um ajustamento quadrático para níveis de BAP, atingindo os pontos de máximo 31,2 gemas/explante; 4,6 brotações por explante, e 8,1 mm de comprimento nas concentrações 3,3; 3,1, e 3,1 miM de BAP, respectivamente.

Efeito do calcário dolomítico e nitrato de potássio no desenvolvimento inicial de mudas da bananeira 'Prata-Anã' (AAB), provenientes de cultura in vitro

Avaliou-se o efeito do nitrato de potássio e do calcário dolomítico no desenvolvimento, em viveiro, de mudas da bananeira 'Prata-Anã', provenientes de cultura in vitro. As mudas foram plantadas em sacos de polietileno (32 x 14 cm), contendo o substrato composto de 60% de solo, 20% de casca de arroz e 20% de areia grossa. O experimento foi desenvolvido em viveiro coberto com tela plástica (50% de insolação), adotando-se delineamento experimental em blocos casualizados completos, com 16 tratamentos, 4 repetições e 5 plantas por parcela. Os tratamentos foram constituídos por 4 doses de calcário dolomítico (0; 3; 6 e 9 kg.m³ de substrato) combinados com 4 doses de KNO3 (0; 5,1; 10,2 e 20,4 g.planta.aplicação). As aplicações em cobertura, a cada 12 dias, iniciaram-se após 20 dias do transplante, com 200 mL de solução de KNO3 por planta. Aos 95 dias de enviveiramento, observou-se efeito apenas do KNO3, principalmente na altura das mudas, na área foliar e no número de folhas. Nas doses de 5,1 g e 10,2 g de KNO3.planta.aplicação, as mudas atingiram 18,80 cm e 14,71 cm de altura, respectivamente. O diâmetro do pseudocaule das mudas foi superior na dose de 5,1 g de KNO3.planta.aplicação, atingindo 3,44 cm. A área foliar e o número de folhas foram influenciados significativamente pelo KNO3, nas doses de 5,1 g e 10,2 g.planta.aplicação, apresentando 246,03 cm² e 10,34 e 182,14 cm² e 9,36, respectivamente. Não houve efeito do calcário para as características avaliadas.

Fermentación colónica in vitro de compuestos fenólicos presentes en el aceite de oliva

La fermentación colónica in vitro ha sido ampliamente utilizada para identificar los compuestos fenólicos procedentes del metabolismo microbiano. A pesar de que este modelo no reproduce idénticamente las condiciones in vivo del colon, proporciona valiosa información sobre el comportamiento de los compuestos para así facilitar su posterior aplicación en estudios in vivo. La identificación y cuantificación de los metabolitos microbianos producidos en el intestino grueso son de gran importancia en el contexto de la biodisponibilidad y de los efectos potencialmente beneficiosos de estos compuestos procedentes de la dieta.

Multiplicação in vitro do porta-enxerto de Prunus spp. 'Carelli'

No Brasil, a falta de porta-enxertos para as Prunáceas, principalmente de origem clonal, tem incentivado a seleção de novas variedades e o uso de técnicas de cultura in vitro para a propagação. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de multiplicação in vitro do porta-enxerto 'Carelli' sob efeito de diferentes concentrações da citocinina 6-benzilaminopurina (BAP). Segmentos nodais com 0,5 cm de comprimento foram inoculados em meio de cultura de Lepoivre, suplementado com 0,0; 0,5; 1,0; 2,0 e 4,0 mg.L-1 BAP. Estes segmentos nodais são oriundos de plântulas preestabelecidas in vitro, após duas subculturas em meio de cultura de Lepoivre, suplementado com 0,5 mg.L-1 de BAP. As avaliações para número de brotos por explante e altura média das brotações foram realizadas após 21 dias de cultura in vitro. Os resultados mostraram que os tratamentos com BAP não apresentaram diferenças significativas entre si. A taxa média de multiplicação foi de 3,3 a 3,4 brotos por explante. O tratamento sem adição de BAP não apresentou a formação de brotações axilares, mas resultou em brotos com maior altura média (16,2 mm). O uso de BAP afetou significativamente a altura das brotações, e o acréscimo nas suas concentrações reduziu o comprimento das mesmas. Concentrações de BAP superiores a 1,0 mg.L-1de BAP reduziram o comprimento das brotações e promoveram hiperidricidade. O uso de 0,5 mg.L-1 de BAP promoveu a formação de 3,3 brotos por explante com 11,0 mm de altura média, em condições adequadas para o enraizamento.

Utilização do ácido giberélico para a quebra de dormência de sementes de Passiflora nitida Kunth germinadas in vitro

A obtenção de um protocolo para o estabelecimento in vitro de plantas provenientes de sementes de Passiflora spp. é muito importante para se obterem plantas assépticas, além de proporcionarem oportunidade de manutenção de bancos de germoplasma in vitro. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de diferentes doses de ácido giberélico (0; 500 e 1000 mg.L-1), efeito da luz ou de sua ausência, na germinação in vitro de sementes de P. nitida Kunth. Dois experimentos foram efetuados para avaliar esses parâmetros. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, sendo que cada parcela constou de um frasco com cinco sementes, com dez repetições por tratamento. Para comparação entre os tratamentos, utilizou-se, como parte da estatística descritiva, a comparação de intervalos de confiança das médias por meio do teste t. Como testemunha, para se verificar se o protocolo de imersão de sementes em água e o processo de descontaminação não prejudicavam a viabilidade das sementes, germinaram-se in vitro 100 sementes de Passiflora edulis recém-colhidas. O maior número médio de sementes germinadas foi obtido com a utilização de 1.000 mg.L-1 de ácido giberélico. Não se verificou efeito significativo da luz/escuro sobre a germinação das sementes.

Estabelecimento e multiplicação in vitro de Pyrus calleryana D-6 em sistema de cultura 'dupla-fase'

Este trabalho objetivou estabelecer e propagar in vitro o porta-enxerto de pereira Pyrus calleryana D-6. Os explantes foram retirados de plantas-matrizes e submetidos à desinfestação com imersão em álcool a 70% por dois minutos, seguido de solução de hipoclorito de sódio a 1,5% + Tween 20 por 20 minutos, e após inoculados em meio MS com BAP (4,4 µM), AG3 (0,3 µM) e ANA (0,05 µM). Na fase de multiplicação, as microestacas caulinares, contendo 2-3 gemas, foram transferidas para frascos com 50 mL de meios MS e MS1 modificado com (NH4NO3)/2 e (CaCl2.2H2O)*2, suplementados com sacarose (30 gL-1), ágar (7 gL-1) e diferentes concentrações de BAP (0 e 6,7 µM), AIB (0 e 0,5 µM), AG3 (0 e 0,3µM). Para o sistema 'dupla-fase' (líquido-geleificado), os tratamentos receberam, aos 30 dias de cultura in vitro, 10 mL de meio MS líquido, sem fitorreguladores, e foram avaliados após 60 dias de cultura. Os resultados mostraram que 23,5% das gemas introduzidas obtiveram proliferação, sendo que o maior problema no estabelecimento in vitro foi a oxidação que afetou 44,8% das gemas introduzidas. O sistema 'dupla-fase' demonstrou ser muito efetivo para multiplicação in vitro do porta-enxerto de pereira Pyrus calleryana D-6. A maior taxa de multiplicação (16,8 brotos/explante) e o maior comprimento dos brotos (33 mm) foram obtidos no meio MS contendo BAP (6,7µM) e AIB (0,5 µM).

"In vitro" comparative experimental study of antimicrobial action of mouth washing products

Regular use of mouth rinses modifies the oral habitat, since bacterial populations are submitted to a high selective pressure during the treatment exercised by the active presence of the disinfectant. Mostly mouth rinses are based on the antibacterial effect of Chlorhexidine, Triclosan, essential oils and other antibacterials although other pharmaceutical characteristics can also affect their effectiveness. In this paper we compare"in vitro" the antibacterial effect of different oral rinsing solutions. Minimal Inhibitory Concentrations (MIC) and Minimal Bactericidal Concentrations (MBC) were determined as well as the kinetics of bacterial death in the presence of letal concentrations of the mouth rinses. MIC values expressed as Maximal Inhibitory Dilution (MID) of the mouth rinse ranged from 1 to 1/2048 depending on the microorganism and product, whereas Minimal Biocidal Concentration (MBC), expressed as Maximal Biocidal Dilution (MBD) ranged from 1 to 1/1024, being in general one dilution less than MIC. Maximal Biocidal Dilution is a good tool to measure the actual efficiency of mouth washing solutions. However, kinetics of death seems to be better in our work killing curves demonstrate that bacterial populations are mostly eliminated during the first minute after the contact of bacterial suspension and the mouth-washing solution. In all tested bacterial species mouth-washing solutions tested were able to reduce until suspension treated except 1 and 5

Potencial de multiplicação in vitro de cultivares de morangueiro

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o potencial de multiplicação in vitro de dez cultivares de morangueiro: Aromas, Bürkley, Camarosa, Campinas, Dover, Milsei-Tudla, Oso Grande, Santa Clara, Sweet Charlie e Vila Nova. Utilizou-se protocolo similar ao dos laboratórios comerciais. A desinfestação dos estolões foi realizada em soluções à base de álcool e hipoclorito de sódio; a cultura dos meristemas em meio semi-sólido MS com 1 mg L-1 BAP, 0,01 mg L-1 ANA e 0,1 mg L-1 AG3; e a multiplicação em meio MS com 1 mg L-1 BAP, à 25 ± 4ºC, 20 µE m-2 s-1 e fotoperíodo de 16 horas. Partiu-se de 10 meristemas de cada cultivar, avaliando-se a taxa de multiplicação e os níveis de contaminação, vitrificação e oxidação durante as fases de estabelecimento (30 dias) e de multiplicação (quatro subcultivos). O número estimado de plântulas obtidas por meristema foi: 559 de 'Aromas'; 569 de 'Bürkley'; 516 de 'Camarosa'; 517 de 'Campinas'; 3.907 de 'Dover'; 1.841 de 'Milsei-Tudla'; 943 de 'Oso Grande'; 350 de 'Santa Clara'; 298 de 'Sweet Charlie', e 1.132 de 'Vila Nova'. A quantificação dessa variabilidade genética é importante para o planejamento da produção de matrizes de cada cultivar nos laboratórios de micropropagação.

Estabelecimento in vitro de porta-enxertos de Prunus sp.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o estabelecimento in vitro de cinco cultivares de porta-enxerto de Prunus sp. em variações de dois meios de cultura. O material vegetal foi obtido de plantas-matrizes cultivadas em telado, sendo a desinfestação realizada em soluções à base de álcool e hipoclorito de sódio. Utilizou-se um esquema fatorial 5 x 2 (cultivares Aldrighi, Barrier, Capdeboscq, Flordaguard e GF677 x formulações salinas ½MS e QL), distribuído em blocos casualizados, compostos por quatro repetições, com cinco tubos de ensaio cada uma, sendo inoculado um segmento nodal por tubo. O cultivo dos explantes foi realizado por quatro semanas, em ambiente com 20 µEm-2s-1, 24 ± 4ºC e fotoperíodo de 16 horas. Independentemente do meio de cultivo, os porta-enxertos 'Barrier', 'Capdebosq' e 'Flordaguard' apresentaram maiores porcentagem de explantes estabelecidos e número de brotações, sendo os mais responsivos in vitro. A formulação salina ½MS foi a mais indicada para o estabelecimento da cultivar GF677, enquanto a QL para a 'Aldrighi'. Não foram observadas plântulas com sintomas de clorose, vitrificação ou encarquilhamento, indicando que as condições de cultura utilizadas foram satisfatórias. As maiores porcentagens de contaminação foram verificadas nas cultivares Aldrighi (72%) e Capdeboscq (41%), as quais são as mais utilizadas na região Sul do Brasil.

Micropropagação de citrumelo 'Swingle' pelo cultivo in vitro de gemas axilares

O uso da micropropagação na produção de mudas constitui-se em técnica de multiplicação importante, embora não seja usual para citros, cujos porta-enxertos são obtidos por sementes. Entretanto, pode ser alternativa viável quando a demanda por material propagativo for superior em relação à oferta de sementes. Buscou-se micropropagar o citrumelo 'Swingle' através de gemas axilares, excisadas de plantas cultivadas em meio MT, seis semanas após a semeadura e submetidas a combinações de 6-benzilaminapurina (BAP) (0,0; 0,5; 1,0 e 1,5 mg L-1) e ácido naftaleno acético (ANA) (0,0 e 0,5 mg L-1). As brotações foram enraizadas em meio RMAN para posterior aclimatização. O número de brotações induzidas foi afetado apenas pelas concentrações de BAP. Melhor desenvolvimento vegetativo foi alcançado em brotações advindas dos tratamentos com as menores concentrações de reguladores.

Efeito do NaCI sobre o crecimento ea multiplicação in vitro de bananeira

A salinidade dos solos é um importante fator de estresse, ocorrendo em regiões semi-áridas e áridas do Nordeste brasileiro, onde a bananeira é cultivada. O efeito de diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) foi estudado sobre a multiplicação e o crescimento in vitro de brotos de bananeira da variedade "Grand Naine", visando a uma posterior seleção in vitro. Brotos de bananeira foram inoculados em meio de cultura MS (Murashige & SKoog) na ausência de T0=0 (controle) e na presença de três tratamentos contendo NaCl: T1= 50mM; T2=75mM e T3=100mM e subcultivados cinco vezes nos seus respectivos tratamentos. Os subcultivos foram realizados a cada 30 dias e observado o número de brotos multiplicados por broto inoculado em cada tratamento, a altura e o número de folhas dos brotos inoculados e a produção de matéria fresca aos 0; 30; 60; 90; 120 e 150 dias após a exposição ao sal. Os resultados mostraram que a adição de NaCl ao meio de cultura afetou a multiplicação in vitro, e que o aumento da concentração do sal é proporcional à diminuição do número de brotos produzidos. A multiplicação in vitro de brotos de bananeira foi reduzida em cerca de 80% na dose de 50mM e em cerca de 90% nas doses de 75 e 100mM. Nos tratamentos submetidos a 75 e 100 mM de NaCl, houve redução do número de folhas e também no crescimento dos brotos iniciais e na produção de matéria fresca. A melhor dose de NaCl entre as testadas e sob as condições experimentais utilizadas, para a realização de uma posterior seleção, foi 50mM por ter apresentado efeitos intermediários nos caracteres avaliados.